地浸砂岩型铀矿致密泥岩齿形复合片钻头的研究与应用.pdf

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1、第47卷第2期地质与勘探Vo1．47No．22011年3月GE0L0GYANDEXPL0RAT10NMarch，2011地浸砂岩型铀矿致密泥岩齿形复合片钻头的研究与应用要二仓，邢预恩，张田'二2J-，杨爱军(1．核X-业二0八大队，内蒙古包头014010，2．内蒙古科技大学，内蒙古包头014010)[摘要]针对地浸砂岩型铀矿钻探中致密泥岩钻进效率低的问题，在内蒙古巴音戈壁盆地研究试验了齿形复合片钻头与圆片状复合片钻头，提高了钻进效率。对研磨性较弱，中等硬度致密泥岩，采用104film双环式齿形复合片钻头(六组)的钻

2、进效率达到2．60m／h，比普通复合片钻头提高73％；采用110film双环式平底齿形复合片钻头(四组)的钻进效率达到2．58m／h，比普通复合片钻头提高27％。对研磨性较强，硬致密泥岩，采用qbl10mm双环式阶梯齿形复合片钻头(八组)的钻进效率达到3．31rn／h，比普通复合片钻头提高25％；中110film双环式平底齿形复合片钻头(八组)的钻进效率达到4．38m／h，比普通复合片钻头提高20％。[关键词]致密泥岩钻进效率齿形复合片钻头[中图分类号]P634．4[文献标识码]A[文章编号]0495—5331(2

3、011)02—0316—07YaoEr-cang，XingYu—ell，ZhangFu-lan，YangAi-jun．Researchandapplicationofserratecompositebitstodrillingatdensemudstoneinuraniumdepositsofdisseminatedsandstonetype[J]．GeologyandExploration，2011，47(2)：316-322．致密泥岩地层钻进效率低一直是地质、煤炭、石1研究技术方法油系统的钻进难题，至今未能从根

4、本上解决。在地浸砂岩型铀矿找矿中，巴音戈壁盆地塔木素地区钻1．1硬致密泥岩地层的钻进特点探施工孑L深大多数在400m以上，钻孔揭露的硬致硬致密泥岩中含有较多石英、钙质成分，其粒度密泥岩地层平均占每个钻孔25％左右，厚度约100很细，结构紧密，表现为一般切削具很难切入，即使m，该地层钻进时的特点：①钻速低。弹塑性大的致切入，其切入深度也很小，切入后由于细颗粒的研密泥岩抵抗切削工具压人能力强，刻取岩石时易发磨，很快将切削刃口磨钝，表现为打滑不进尺。再加生切削工具在岩石表面打滑，造成碎岩困难，岩石硬之致密泥岩具有高弹性，

5、切削具压人泥岩后产生的变形被泥岩的弹性变形所抵消，切削具向前移动时，度可达到6～8级。②钻孔缩径。岩石中粘土矿物所产生的变形很快恢复正常，现场把这种泥岩地层成分含量高，水敏性强，易发生糊钻和缩径现象，这形象地称为“橡皮层”。些因素造成钻进时进尺慢、效率低，采用普通圆片状把致密泥岩大致划分为两种类型进行研究：中复合片钻头钻进，开始具有一定钻速，很快切削具被硬、研磨性较强、较完整的致密泥岩和较硬、研磨性磨钝，失去切削能力，不进尺，同时由于易缩径、护壁强、完整的致密泥岩。难，造成提下钻困难，严重时会引发孑L内事故。200

6、9经过研究发现，钻进这种类型的岩石，切削齿切年笔者根据致密泥岩的特点，开展尖齿型PDC复合人地层的难易程度及深度会影响钻进速度，因此，可片钻头与园片状PDC复合片钻头对比的技术研究，通过选择合理的钻头结构及切削齿的形状来增加孔提高了工作区致密泥岩的钻进效率。底自由面和减小围岩侧压的影响。[收稿日期]2010—05—20．[修订日期]2010—11—20；[责任编辑]郝情情。[基金项目]中国核工业地质局“地浸砂岩型铀矿硬致密泥岩地层钻头的研究与应用”生产中科研项目(编号DK2009)。[第一作者]要二仓(1964年一

7、)，男，1988年毕业于成都地质学院钻探工程专业，获学士学位，高级工程师，现主要从事地浸砂岩铀矿钻探技术工作。E—mail：yaoereang@163．COfl。316第2期要二仓等：地浸砂岩型铀矿致密泥岩齿形复合片钻头的研究与应用设计的新型齿形复合片，钻进时切削齿单位压复合片的碎岩方式主要是靠剪切切削作用来破力增大，切人岩石较深，并在孔底形成多个齿形环，碎岩石，随着地层硬度的由低到高，复合片的切削即形成多个自由面，使岩石产生拉应力破碎。同时角度逐渐由小到大，切削刃以负前角的位置切削岩新型齿形复合片的高耐磨性，使切

8、削具保持锋利，表石，不仅能提高复合片的工作刚度，延长其使用寿现为钻头钻进该地层时具有高效率和长寿命。命，提高切削速度，而且还可以减少或避免岩屑挤压1．2复合片钻进原理在钻头体与岩石之间。负前角的大小依据地层而聚晶金刚石复合片(简称PDC)是在高温、高压定，对于可钻性好、钻头寿命和时效都好的地层，负下由人造金刚石与硬质合金一次性合成的超硬材前角为0。～一5。，