湖南第一地質(zhì)隊(duì)，鉆進(jìn)中遇到一種中粗粒石英砂巖，研磨性極強(qiáng)。一個新的直徑Ø75mm巖心鉆頭，只鉆進(jìn)了230mm，即全部消耗掉了。該地質(zhì)隊(duì)要求支援，給予解決。作者做了如下工作：
　　1、巖石可鉆性測量
　　測定方法如下：
　　1.1用直徑Ø31/18mm的鉆頭，在石英砂巖芯（Ø54mm）上，及在標(biāo)準(zhǔn)巖樣（耐酸瓷磚）上鉆進(jìn)。鉆進(jìn)規(guī)程為：時效2.0m/h；鉆頭轉(zhuǎn)速980rpm。
　　1.2每鉆進(jìn)100mm后，用精密天平測量鉆頭的磨損量（重量損失），并用下式計算出巖石研磨性B 。
　　 鉆進(jìn)砂巖的鉆頭磨損量
　　B= ————————————————————————
　　 （鉆進(jìn)瓷磚1鉆頭磨損量+鉆進(jìn)瓷磚2鉆頭磨損量）/2
　　也就是用鉆頭鉆進(jìn)砂巖的磨損量與鉆進(jìn)瓷磚磨損量的平均值比表示巖石的研磨性。無疑B值越高，石英砂巖的研磨性越大。
　　1.3用金剛石鋸片，同時切割鉆出來的砂巖芯與瓷磚巖芯（Ø18mm），并以它們的切割深度比A 值表示巖石的鉆進(jìn)難易程度（如圖1所示）。
　　
　　 瓷芯切割深度
　　A= ————————×8
　　巖芯切割深度
　　A>8，說明巖芯比瓷磚硬；
　　A<8，說明巖芯比瓷磚軟。
　　1.4測量結(jié)果
　　用以上方法測量這種石英砂巖的結(jié)果如下：
　　A=6
　　B=7
　　這說明石英砂巖比瓷磚容易鉆進(jìn)，但研磨性極大，是瓷磚的7倍。
　　2、分析
　　石英砂巖研磨性極大的原因有三：
　?、偕皫r中的石英粒硬度很大；
　?、谏皫r中的石英粒子的膠結(jié)強(qiáng)度很低；
　　③中粗粒石英巖中的石英粒子粒度為0.1-0.5，正好與鉆頭胎體中金剛石粒子的間隔相匹配，很容易切人胎體。正是由于這些原因，才使鉆頭磨損特別快。
　　
　　3、設(shè)計思想
　　對于研磨性如此大的地層，用加強(qiáng)胎體硬度的辦法是不能解決問題的。故作者采用加大金剛石密度的辦法來提高鉆頭研磨性。做出了如下計算：
　　一個cm3內(nèi)的金剛石粒數(shù)η為
　　 1000×C
　　η= ——————— （1）
　　α×d3
　　式中：
　　C——胎體大金剛石濃度%；
　　α——計算系數(shù)；
　　d——金剛石粒度mm
　　金剛石如為立方體α=1；如為球形體α=0.52；實(shí)際上金剛石的形狀是介于立方體與球形體之間的多面體，因此它的α值應(yīng)處于1于0.52之間。故作者取它們的平均值α=1+0.52/2=0.76
　　這個結(jié)果與實(shí)測值也是符合的。
　　所以
　　 1000×C
　　η= —————粒/ cm3 （2）
　　 0.76 d3
　　
　　單位長度的金剛石粒度數(shù)ρ應(yīng)：
　　
　　Ρ=3√η 粒/ cm （3）
　　兩粒金剛石間的間隔為：
　　 10-ρ×d
　　ε= ——————mm （4）
　　ρ
　　作者為了加大金剛石密度決定選用：
　　金剛石粒度為70/80（d=0.196）濃度為27%。根據(jù)公式（2）、（3）、（4）計算結(jié)果如下：
　　 1000×0.27
　　η= ————————=47182粒/ cm3
　　 0.76×0.1963
　　
　　ρ=3√η =√47182 =36 粒/ 厘米
　　
　　10-36×0.196
　　ε= ——————————=0.08 mm
　　 36
　　ε值小于石英粒度0.1~0.5mm
　　根據(jù)以上計算，最后確定金剛石的參數(shù)如下：
　　金剛石粒度：JR3；
　　粒度70/80；
　　濃度：27%；
　　胎體硬度為HRC=40°
　　4、實(shí)踐
　　作者為該地質(zhì)隊(duì)燒制10個Ø75mm的鉆頭。由于金剛石的間隙為0.08mm，小于砂巖中石英的直徑0.1~0.5mm，金剛石抵住了石英砂對胎體的磨削，使用結(jié)果，每個鉆頭壽命都超過了30m。鉆頭壽命延長了將近130倍。
　　5、結(jié)論
　　對于研磨性極強(qiáng)的地層，如中粗粒砂巖活混凝土等，都可用加大金剛石密度的方法，提高鉆頭壽命