金剛石鉆頭的壽命一般是指鉆頭從開始工作到不能鉆進(jìn)為止的總進(jìn)尺量。在鉆進(jìn)過程中，鉆頭可能會(huì)遇到正常工作磨損和非正常磨損兩種情況，非正常磨損影響鉆頭的壽命。由于孕鑲金剛石鉆頭的設(shè)計(jì)制造和使用是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，鉆頭的壽命與金剛石參數(shù)、胎體成分性能，鉆進(jìn)工藝和所鉆巖石的性質(zhì)等因素之間存在復(fù)雜的關(guān)系，只有各個(gè)環(huán)節(jié)相互配合，才能充分挖掘出鉆頭的潛力，提高鉆頭壽命和效率。因此，金剛石鉆頭從設(shè)計(jì)、制模、選料、燒制，各個(gè)環(huán)節(jié)對它的壽命都有很大的影響，這些環(huán)節(jié)都影響著鉆頭的使用壽命，影響著鉆探施工的效率。

按照孕鑲金剛石鉆頭設(shè)計(jì)、制造和使用這一流程，影響金剛石鉆頭壽命的因素有：所鉆巖石的性質(zhì)、鉆頭本身的質(zhì)量、鉆進(jìn)工藝參數(shù)及施工過程管理等四方面。

1  所鉆巖石的性質(zhì)

在鉆進(jìn)破碎巖石的過程中，金剛石鉆頭本身也受到巖石的磨損而逐漸變鈍，直到損壞。但是鉆進(jìn)中的磨損并不一定都是壞事，在孕鑲金剛石鉆進(jìn)中，必要的磨粒磨損是非常重要的，可以及時(shí)的幫助金剛石鉆頭自銳出刃，使得鉆頭能夠正常工作，提高碎巖效率，增加鉆頭壽命。

所鉆巖石磨損金剛石鉆頭的能力稱為研磨性。影響巖石研磨性的的因素主要有巖石顆粒的硬度及研磨性、顆粒的形狀、尺寸、孔隙度、巖石的礦物類型和種類、巖石的粘結(jié)強(qiáng)度、巖石介質(zhì)等。巖石的研磨性決定了碎巖工具的效率及壽命，并且對于鉆掘工藝的參數(shù)選擇、鉆頭設(shè)計(jì)使用等都具有重大的影響。

2  金剛石鉆頭的性能

鉆頭的壽命不僅僅是受到所作用的巖石的影響，更重要的是在于鉆頭自身性質(zhì)、結(jié)構(gòu)等性能參數(shù)，因?yàn)閹r石的性質(zhì)和成分是不可控制的因素，而鉆頭本身的質(zhì)量可以經(jīng)過合理的設(shè)計(jì)、先進(jìn)的制造工藝而得到提高。對于金剛石鉆頭本身來說，其壽命影響因素中，鉆頭的耐磨性起著決定性作用(在某些條件下，胎體的耐磨性與胎體的硬度及抗沖蝕性是一致的，例如在胎體配方相同的情況下，硬度越高的胎體的耐磨性與抗沖蝕性也就越高)，鉆頭的耐磨性包括唇面金剛石的耐磨性和胎體材料磨損兩個(gè)方面。在孕鑲金剛石鉆頭中，這兩個(gè)方面要相互配合才可以取得良好的效果，也就是金剛石的磨損要比胎體的磨損稍慢，這樣可以保證在鉆進(jìn)過程中金剛石的不斷出刃，保持鉆頭的效率，提高鉆進(jìn)施工的效率。反之，會(huì)造成鉆頭不出刃而失效。

金剛石是鉆頭破碎巖石的關(guān)鍵部位，金剛石自身的品級、粒度大小及它的濃度都會(huì)影響著鉆頭的壽命。如果金剛石的質(zhì)量好，金剛石在鉆進(jìn)中磨損的速度慢，鉆頭壽命會(huì)相應(yīng)增加。在鉆進(jìn)過程中，金剛石顆粒承受主要的荷載，同時(shí)保護(hù)著胎體材料，使得它不被快速磨損掉，從某種角度上，金剛石耐磨的程度也決定了胎體的耐磨程度，因此，在能夠保持正常包鑲能力的前提下，胎體唇面上金剛石的濃度大，鉆頭胎體的耐磨性就強(qiáng)，鉆頭的壽命也就會(huì)耐久，但是并不是濃度越大越好，當(dāng)濃度太大的時(shí)候，會(huì)影響鉆速，進(jìn)而影響到碎巖速度。在鉆探施工中并不是金剛石的粒度越大越好，在強(qiáng)研磨性地層中，細(xì)粒的金剛石相比粗粒來說，不容易脫落，能起到良好的碎巖作用。

另一影響壽命的因素是胎體本身，在鉆進(jìn)中胎體起著包鑲金剛石、連接鋼體的作用。在鉆進(jìn)過程中，胎體應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度、一定的抗沖擊韌性和耐磨性。在孕鑲金剛石鉆頭中，胎體對于鉆頭的壽命影響更大，如果胎體能夠適時(shí)的超前磨損可以使得金剛石不斷出刃，這樣金剛石鉆頭兼具有效率和長壽命的優(yōu)點(diǎn)，如果磨損過快或者過慢都會(huì)影響到鉆頭的使用壽命。胎體的硬度、強(qiáng)度、抗沖擊韌性以及包鑲能力等參數(shù)與胎體成分、以及各個(gè)組分所占比例的大小有關(guān)。此外，對于孕鑲金剛石鉆頭來說胎體的高度、水口的尺寸及唇面形狀等都影響著鉆頭的壽命以及效率。對于某一個(gè)鉆頭來說，胎體的高度越高，鉆頭的壽命就會(huì)越長，但是胎體高度受到胎體強(qiáng)度，水口尺寸以及上返流速等因素的制約。對于唇面形狀來說，不同的唇面形狀，對于鉆頭壽命的影響不同。一般鉆頭的唇面形狀為半圓型，為了提高鉆頭的效率，我們會(huì)采取自同心圓設(shè)計(jì)、錐形設(shè)計(jì)、高低齒等等異形設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)有的可以增加鉆頭在鉆探過程中的鉆進(jìn)效率，利于巖屑的沖洗，有的可以提高鉆頭的穩(wěn)定性，這些都可以一定程度的提高鉆頭的效率和壽命。

金剛石鉆頭在經(jīng)歷過尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)、胎體配方的選擇之后就要進(jìn)行制造，現(xiàn)在比較流行的燒制金剛石鉆頭的方法大體分成三種：粉末冶金法、電化學(xué)法和二次鑲焊法等。在制造金剛石鉆頭的過程中，不同制造技術(shù)之間存在著差異，這些差異也會(huì)影響到鉆頭壽命，例如熱壓燒結(jié)法很容易因?yàn)楦邷卦斐山饎偸瘬p失，此外在胎體能否均一、胎體材料自身限制、保徑材料選擇設(shè)置和燒制鉆頭的石墨模具等等方面都會(huì)影響到鉆頭壽命。

電鍍金剛石鉆頭的原理是在電鍍槽內(nèi)將鎳、鈷等金屬沉積到鉆頭體上，同時(shí)分層、分次把金剛石微粒撒到電鍍面上，利用沉積的金屬把金剛石鑲嵌在胎體之中。電化學(xué)法缺點(diǎn)是在鉆頭尺寸上不容易控制，造成鉆頭過早損壞，此外電鍍液的性質(zhì)和電鍍方法都會(huì)影響鉆頭壽命。

二次鑲焊法是先預(yù)制好胎體塊，然后將胎體塊與鋼體焊接在一起，這種方法的優(yōu)勢就是可以制造唇面形狀復(fù)雜的鉆頭。其中釬焊金剛石鉆頭是比較先進(jìn)的一種方法，釬料的粘接能力和預(yù)制胎體塊的質(zhì)量影響著鉆頭的壽命。

3  鉆進(jìn)工藝參數(shù)

鉆頭是要應(yīng)用到鉆進(jìn)施工過程中，鉆進(jìn)的工藝參數(shù)例如鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵量等對鉆頭的壽命也有很大的影響，三者并不是獨(dú)立作用的，而是要相互配合才可以取得良好的鉆進(jìn)效果，例如如果鉆壓過高，巖屑量增加，而金剛石完全吃入巖層，孔底冷卻和排粉條件惡化，鉆頭磨損就會(huì)加劇，導(dǎo)致鉆頭壽命下降，此時(shí)可以提高泵量，來加快排粉和孔底冷卻來保護(hù)鉆頭。在生產(chǎn)過程中，我們需要選用合理的參數(shù)來提高效率。在鉆進(jìn)過程中，鉆頭在孔中一直做著無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，比如上下跳動(dòng)，左右擺動(dòng)，還有在孔底的渦動(dòng)等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，由于金剛石屬于脆性材料，抗沖擊力的性能低，在鉆孔無規(guī)則的振動(dòng)中，金剛石很容易遭受沖擊破壞，也會(huì)大大的影響鉆頭壽命。

4  鉆探施工管理

在金剛石鉆頭制造成功之后，在鉆進(jìn)生產(chǎn)現(xiàn)場使用，在選擇合理的鉆進(jìn)參數(shù)之后。須在了解地層情況下，選擇與地層相適應(yīng)的鉆頭，如果鉆頭與地層不適應(yīng)，就會(huì)出現(xiàn)不進(jìn)尺，鉆進(jìn)效率低下，或者是鉆頭磨損過快，這些都會(huì)影響鉆探施工的質(zhì)量，其次在鉆進(jìn)過程中操作的規(guī)范程度也會(huì)影響到鉆頭壽命。

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