提高打滑地層鉆進效率

提高堅硬打滑地層金剛石鉆進效率廣西電力工業(yè)勘察設(shè)計研究院安科公司生產(chǎn)管理QC小組

1小組概況1.1小組注冊情況表1小組注冊情況表小組名稱生產(chǎn)管理QC小組課題名稱提高堅硬打滑地層金剛石鉆進效率課題類型現(xiàn)場型課題組長黃黎明小組成立日期2011年2月18日本課題注冊日期2013年2月20日小組注冊編號安科2013-011.2小組成員情況表2小組成員情況表序號姓名性別/年齡文化程度專業(yè)組內(nèi)職務(wù)職稱/職務(wù)組內(nèi)分工1黃黎明男/49大學(xué)地質(zhì)組長高級工程師/副總工/主任策劃、組織活動2謝克男/58大學(xué)電子組員高級工程師/高級技術(shù)專家編寫報告書，QC知識教育，參與活動3楊國春男/49碩研探礦工程組員副教授/主任技術(shù)指導(dǎo)、參與活動4李少明男/57中專鉆探組員高級技師參與活動，活動記錄5蘇光男/29大學(xué)鉆探組員工程師參與活動，活動記錄

1.3小組業(yè)績介紹ACPDAPCD榮獲2012年度國家優(yōu)秀QC小組獎《縮短工程任務(wù)下達辦理時間》《升降式水上泡沫鉆探平臺的研究》榮獲2013年度全國工程建設(shè)（勘察設(shè)計）優(yōu)秀QC小組獎

ACPD《提高堅硬打滑地層金剛石鉆進效率》1.4小組活動情況

小組本課題活動情況見表3。

表3本課題小組活動情況表活動時段2013年2月～2013年9月活動次數(shù)9次每次活動平均時間2小時平均接受TQC教育48小時/每人出勤率100%專有名詞解釋：堅硬打滑地層-----我們采用常規(guī)的鉆探技術(shù)，在遇到像花崗巖、石英巖、輝綠巖、硅質(zhì)灰?guī)r、流紋巖這樣的堅硬巖層時，常導(dǎo)致鉆探打滑，鉆進極慢幾乎不進尺，鉆孔效率嚴(yán)重降低，而且鉆頭壽命較短。這樣的地層稱為堅硬打滑地層。金剛石鉆進效率-----采用金剛石鉆頭鉆進時每小時鉆進的進尺，單位m/h

提高堅硬打滑地層金剛石鉆進效率現(xiàn)狀公司方針以人為本，技術(shù)創(chuàng)新；產(chǎn)品合格，顧客滿意；環(huán)保達標(biāo)，健康安全；提高效率，持續(xù)改進。必須保證勘察項目工程的進度。公司要求課題選定顧客要求2P階段（計劃階段）2.1選題理由

圖1：選題理由流程圖制圖：謝克校核：黃黎明2013年3月1日第一次小組活動通過鉆進效率低2.2活動計劃為了使活動有計劃地開展，小組成員制定了活動計劃。圖2活動計劃甘特圖內(nèi)容月份3456789P選題、現(xiàn)狀調(diào)查制定目標(biāo)原因分析要因確認制定對策

D對策實施

C效果檢查

A鞏固措施與總結(jié)制圖：楊國春校核：謝克2013年3月1日第一次小組活動通過2.3現(xiàn)狀調(diào)查在地質(zhì)勘探中，帶動鉆具向地下鉆進，獲取實物地質(zhì)資料的機械設(shè)備稱為鉆機。主要作用是帶動鉆具破碎孔底巖石，下入或提出在孔內(nèi)的鉆具。鉆具的鉆進端是鉆頭。按破碎巖石的方式，可分為回轉(zhuǎn)式鉆機、沖擊式鉆機、沖擊回轉(zhuǎn)式鉆機等；按鉆探深度，可分為型號，100型可以鉆進100米左右，300型鉆進300米左右，等等。鉆機的選擇是按照深度和需求來選擇的，鉆機的鉆進轉(zhuǎn)速和壓力按照鉆探規(guī)范來施加，而鉆具的鉆頭要用通過試驗和經(jīng)驗來選擇。在遇到堅硬打滑巖層時，常導(dǎo)致鉆探打滑，進尺極慢幾乎不進尺，鉆孔效率嚴(yán)重降低，而且鉆頭壽命較短。試驗各鉆孔鉆進至弱風(fēng)化巖層時鉆進效率及鉆頭使用情況調(diào)查見表4。

表4：每個100m深鉆孔鉆進效率及鉆頭使用情況調(diào)查統(tǒng)計表制表：蘇光校核：黃黎明2013年3月11日第二次小組活動整理

通過對4個堅硬打滑地層工地現(xiàn)狀調(diào)查，效率平均為0.315m/h。低于我單位其他非堅硬打滑地層工地平均值（1.1m/h）。小組對效率低的現(xiàn)狀，再進行問卷調(diào)查統(tǒng)計。通過向生產(chǎn)人員（包括鉆探長期農(nóng)民工）發(fā)出問卷調(diào)查表，發(fā)出調(diào)查問卷130份，收回問卷120份。見表5。

表5堅硬打滑地層金剛石鉆進效率低原因問卷調(diào)查統(tǒng)計表

圖3排列圖制圖：謝克校核：黃黎明2013年3月11日第二次小組活動通過項目造成效率低的原因頻數(shù)累計頻數(shù)累計百分比（%）1鉆頭原因868671.072鉆機原因129880.993鉆具原因910788.434人為原因611393.395環(huán)境原因511897.526其它原因2120100.00從調(diào)查得知，堅硬打滑地層，效率平均為0.315m/h。低于我單位其他非堅硬打滑地層平均值（1.10m/h）。通過問卷調(diào)查得知鉆頭原因是主要問題。結(jié)論：鉆頭原因，是堅硬打滑地層金剛石鉆進效率低的問題癥結(jié)。2.4

設(shè)定目標(biāo)2.4.1設(shè)定目標(biāo)經(jīng)過小組討論決定，將本次活動的目標(biāo)值定為：堅硬打滑地層金剛石鉆進效率從現(xiàn)狀平均0.315m/h提高到平均1.100m/h。詳見圖4。制圖：蘇光校核：黃黎明2013年3月30日第三次小組活動通過圖4目標(biāo)柱狀圖平均0.315m/h平均1.100m/h

2.4.2目標(biāo)設(shè)定依據(jù)

依據(jù)1：經(jīng)過調(diào)查堅硬打滑地層，效率平均為0.315m/h。其它非打滑堅硬地層平均值為1.1m/h。只要解決不打滑問題，視打滑地層為不打滑地層，就能達到非打滑堅硬地層平均值----1.1m/h。

依據(jù)2：小組由生產(chǎn)高級管理人員、高級技術(shù)專家、鉆探專業(yè)工程師、技師等組成，有很強的實踐能力，在技術(shù)革新上有豐富的經(jīng)驗。

結(jié)論：我們認為制定的目標(biāo)值可以實現(xiàn)。

2.5

原因分析

目標(biāo)設(shè)定后，小組成員充分開闊思路，集思廣益，對“鉆頭原因?qū)е聢杂泊蚧貙咏饎偸@進效率低”的原因進行分析和歸納，并整理出因果分析關(guān)聯(lián)圖。詳見圖5。鉆頭原因?qū)е聢杂泊蚧貙咏饎偸@進效率低鉆頭胎體硬度選擇不當(dāng)鉆頭消耗嚴(yán)重鉆頭焊接質(zhì)量差金剛石不能自銳出刃金剛石濃度和粒度未選擇好金剛石容易脫落金剛石鉆頭未研磨焊工操作不當(dāng)鉆頭唇面形狀選擇不當(dāng)圖5因果分析關(guān)聯(lián)圖制表：黃黎明校核：謝克2013年4月8日第四次小組活動通過

通過原因分析，找出了“鉆頭原因?qū)е聢杂泊蚧貙咏饎偸@進效率低”的5條末端因素，即：1、焊工操作不當(dāng)；2、金剛石濃度和粒度未選擇好；3、鉆頭胎體硬度選擇不當(dāng)；4、金剛石鉆頭未研磨；5、鉆頭唇面形狀選擇不當(dāng)。

2.6

確定要因

小組成員針對因果分析關(guān)聯(lián)圖中的4條末端因素，逐一進行充分的調(diào)查分析。原因一：焊工操作不當(dāng)確認方法：分析論證確認標(biāo)準(zhǔn)：公司《員工培訓(xùn)管理辦法》確認人：李少明時間：2013-4-15公司《員工培訓(xùn)管理辦法》等文件，明確了有關(guān)培訓(xùn)的工作，焊工工齡都在8年以上，而且每年都進行幾次的技術(shù)培訓(xùn)考核，沒有收到焊接引起質(zhì)量問題反饋。結(jié)論：“焊工操作不當(dāng)”為非要因。表7確認二：原因二：金剛石濃度和粒度未選擇好確認方法：現(xiàn)場試驗確認標(biāo)準(zhǔn)：有關(guān)鉆探規(guī)范確認人：楊國春時間：2013-4-15從試驗結(jié)果得知：金剛石濃度和粒度直接影響了鉆進效率（注：100目=0.149mm）結(jié)論：“金剛石濃度和粒度未選擇好”為要因。表6確認一：表8確認三：原因三：鉆頭胎體硬度選擇不當(dāng)確認方法：現(xiàn)場試驗確認標(biāo)準(zhǔn)：有關(guān)鉆探規(guī)范確認人：李少明時間：2013-4-15從試驗結(jié)果得知“金剛石鉆頭胎體硬度”直接影響了鉆進效率。結(jié)論：“鉆頭胎體硬度選擇不當(dāng)”為要因。表9確認四：原因四：金剛石鉆頭未研磨確認方法：現(xiàn)場試驗確認標(biāo)準(zhǔn)：有關(guān)鉆探規(guī)范確認人：謝克時間：2013-4-15研磨前，鉆進1.233m后不進尺。效率為0.301m/h。研磨一次鉆頭后，最多可鉆進6.535m，效率可達到0.95m/h。由此可見，“金剛石鉆頭未研磨”直接影響了鉆進效率。結(jié)論：“金剛石鉆頭未研磨”為要因。表10確認五：原因五：鉆頭唇面形狀選擇不當(dāng)確認方法：現(xiàn)場試驗確認標(biāo)準(zhǔn)：有關(guān)鉆探規(guī)范確認人：黃光延時間：2011-4-15通過鉆頭胎體硬度相同，不同唇面形狀對比試驗得知，鉆頭的唇面形狀對鉆進效率影響很大。效率相差5到6倍。結(jié)論：“鉆頭唇面形狀選擇不當(dāng)”為要因。制表：蘇光校核：黃黎明2013年4月15日第五次小組活動通過通過小組成員的調(diào)查、分析論證，確定的要因是：1、金剛石濃度和粒度未選擇好；2、鉆頭胎體硬度選擇不當(dāng)；3、金剛石鉆頭未研磨；4、鉆頭唇面形狀選擇不當(dāng)。2.7制定對策要因確定后，小組成員按5W1H要求，針對要因的現(xiàn)狀、要達到的目標(biāo)、所采取的措施、計劃完成時間、負責(zé)人和檢查人等進行了認真的討論，并逐一制定了對策表。見表11。表11

對策表序號要因?qū)Σ吣繕?biāo)措施地點計劃完成時間負責(zé)人1金剛石濃度和粒度未選擇好通過現(xiàn)場試驗找到最佳配方試驗后效率超過0.315m/h1、選擇武漢金地、無錫眾金、無錫探礦工具廠和長春圣四方等不同廠家的鉆頭進行優(yōu)選；2、選擇不同的濃度和顆粒目數(shù)進行優(yōu)選；3、總結(jié)出最佳配方；巖灘工地現(xiàn)場2013.06李少明、楊國春、謝克2鉆頭胎體硬度選擇不當(dāng)通過現(xiàn)場試驗找到最佳硬度試驗后效率超過0.315m/h1、通過鉆頭唇面形狀相同，不同胎體硬度對比試驗；2、總結(jié)出最佳硬度；巖灘工地現(xiàn)場2013.06楊國春、蘇光、黃黎明制表：蘇光校核：謝克2013年4月29日第六次小組活動通過序號要因?qū)Σ吣繕?biāo)措施地點計劃完成時間負責(zé)人3金剛石鉆頭未研磨通過現(xiàn)場試驗確定試驗后效率達到或超過0.315m/h1、通過現(xiàn)場鉆頭研磨對比試驗；2、總結(jié)出最佳狀態(tài)。巖灘工地現(xiàn)場2013.06楊國春、李少明、謝克4鉆頭唇面形狀選擇不當(dāng)通過現(xiàn)場試驗找到最佳形狀試驗后效率達到或超過0.315m/h1、通過鉆頭胎體硬度相同而唇面形狀不相同的對比試驗；2、總結(jié)出最佳鉆頭唇面形狀。巖灘工地現(xiàn)場2013.06蘇光、黃黎明、楊國春表11

對策表（續(xù)表）

3D階段（對策實施）

3.1對策實施一在巖灘工地現(xiàn)場，進行試驗。

表12用優(yōu)選法，選擇武漢金地、無錫眾金、無錫探礦工具廠和長春圣四方等不同廠家的鉆頭進行優(yōu)選。鉆頭外徑95mm，金剛石品級為SMD優(yōu)級。金剛石粒度選在46~100目（100目=0.149mm），金剛石濃度選為50%~100%之間試驗，試驗結(jié)果見表12，優(yōu)選結(jié)果：金剛石粒度選為100目，金剛石濃度為50%。效率達到了0.80m/h。效果評價：小目標(biāo)達到。

3.2對策實施二在巖灘工地現(xiàn)場，首先對鉆頭唇面形狀相同，不同胎體硬度做了多組金剛石鉆頭的對比試驗，其結(jié)果見表13。

制表：謝克檢查人：黃黎明2013年5月20日檢查地點：巖灘水電站

表13鉆頭唇面形狀相同，不同胎體硬度對比

由表13可知，鉆頭的胎體硬度選擇在HＲC15～20為宜。因為胎體軟，鉆頭消耗嚴(yán)重，胎體過硬，金剛石不能自銳出刃，如圖6。經(jīng)過試驗胎體硬度選擇HＲC15～20。效率達到了0.90m/h。

圖6HＲC10～15齒輪鉆頭(左)，

HＲC15～20齒輪鉆頭(右)制表：謝克檢查人：黃黎明2013年6月25日檢查地點：巖灘水電站效果評價：小目標(biāo)達到。3.3對策實施三在現(xiàn)場使用打磨機在地面進行打磨，但效果不明顯，金剛石出露不好。打磨后使用的鉆頭如圖7所示。該鉆頭胎體硬度為HＲC15～20鉆頭，打磨后鉆進1.233m后不進尺?？變?nèi)投入磨料研磨鉆頭能夠很好地提高鉆進效率，研磨一次鉆頭，最多可鉆進6.535m，經(jīng)過試驗效率達到了0.95m/h。圖7使用打磨機打磨后使用的圖片檢查人：黃黎明2013年7月21日檢查地點：巖灘水電站效果評價：小目標(biāo)達到。

制表：李少明檢查人：黃黎明2013年8月28日檢查地點：巖灘工地3.4對策實施四金剛石鉆頭的胎體硬度已經(jīng)通過對比試驗確定，現(xiàn)在鉆頭的唇面形狀上進行優(yōu)選，其對比試驗結(jié)果見表14。由表14可知，鉆頭的唇面形狀對鉆進效率的影響很大，在齒輪、斜直齒、同心環(huán)這三種唇面形狀中選擇斜直齒鉆頭。因為斜直齒鉆頭即具備了齒輪鉆頭的切削性，又具備了同心環(huán)鉆頭的耐磨性，這樣不僅提高了鉆進效率，同時也減少了鉆頭的損耗，提高了鉆頭的使用壽命。使用后的三種唇面形狀的鉆頭(如圖8所示)。通過試驗，鉆頭的唇面形狀選擇斜直齒鉆頭效率達到了1.00m/h。效果評價：小目標(biāo)達到。表14鉆頭胎體硬度相同，不同唇面形狀對比同心環(huán)鉆頭(左);斜直齒鉆頭(中);齒輪鉆頭(右)圖8胎體硬度為HＲC15～20金剛石鉆頭4C階段（檢查階段）4．1目標(biāo)檢查經(jīng)過小組共同努力，將制定的所有對策實施后，得到了鉆頭優(yōu)選參數(shù)如下：1）金剛石粒度選為100目，濃度是50%；2）鉆頭的胎體硬度選擇在HＲC15～20；3）孔內(nèi)投入磨料研磨鉆頭；4）鉆頭的唇面形狀選擇斜直齒鉆頭。經(jīng)過在四川某水電站石英巖鉆進結(jié)果見表15表15

工程鉆進效率統(tǒng)計表（單位:m/h）鉆孔孔號zk69zk12zk18zk38zk29zk13zk20zk27zk54zk34效率（h/m）0.910.951.251.551.350.951.250.951.501.25鉆孔孔號zk61zk35zk19zk39zk55zk31zk22zk19zk59zk66效率（h/m）0.951.250.951.451.351.250.951.351.500.95平均：1.193m/h活動后效率為1.193m/h，超過了原設(shè)定的1.100m/h目標(biāo)值。實現(xiàn)了課題總目標(biāo)！

0.315m/h實施前

目標(biāo)值

實施后1.193m/h1.100m/h圖9

實施效果對比柱狀圖制表：黃黎明校核：謝克2013年9月20日第八次小組活動通過制圖：黃黎明校核：謝克2013年9月20日第八次小組活動通過

4．2經(jīng)濟效益每年節(jié)約材料成本：本單位每年鉆探進尺3-4萬m,例如2013年為34175m，其中堅硬打滑巖層占26.4%，每米材料成本約為450元，效率提高了（1.193-0.3