——香港鸣峰行经理香港经营金刚石钻具纪实

 

香港鸣峰行经理严成容先生,1960年毕业于原北京地质学院(即现中国地质大学)的探矿工程系,随即留校任教。1974年定居香港后,他曾先后服务于香港马来亚钻探工程公司及华益建筑公司探土部等。鸣峰行能和内地科研机构合作研制并代理其产品——孕镶人造金刚石钻具,是以先生具有足够的专业技术知识和丰富的实践经验为基础的。

“探索拾零”是先生20年余来与原冶金部桂林矿产地质研究院试验厂共同合作研制烧结式孕镶人造金刚石钻具的所见、所思和所行。

 

   

本“探索拾零”是现状,当“由今溯昔”打个基础。续后的有烧结式孕镶人造金刚石钻头漫谈、恒钻速钻进的欢歌及商海闯荡的感悟等,写的全是自已的实际观察,分析并付诸实践的情况。定性的多,定量、计算、图表、曲线欠缺。所以,实属个人见解,有待更多实践的深入检验,以求各方的批评和指正。

20多个春秋转瞬而逝,合作双方尝尽了酸甜苦辣——有路间的沉思、观点的交锋、成功的喜悦、失败的忏悔,还有那顶风冒雨的考察试验,更有那烈日当空下淌不尽的汗水和和随后脱不尽的皮……。从没想到,所有这一切竟都积淀成今天的花花和果果。

如果“探索拾零”的系列文稿得以刊出,我们绝不能忘记——李振潜院长、吴棣华先生的高瞻远瞩和引线搭桥,雷新民院长、刘金柱厂长的无尽投入,年青有为的吕智院长、莫时雄副院长力促60多岁的我“东山再起”,新班子的风雨同舟,以及其他工程技术人员和师傅们为本项目所付出的聪明才智和心血,师弟曲亚增的出谋献策,我们的前辈刘广志院士、李世忠主任、屠厚泽老师的始终关心和支持,还有我再婚的妻子张慕贞女士,是她,在婚前支持我重出“江湖”,还是她,把原定婚后的蜜月旅行变成了第一时间的现场试验……。

20多年来,作为合作另一方主持人,我深切地感到各方的关心和支持,为我插上了强健的双翼,只怨自己,至今还飞得不高也不远……。但请相信,只要我身体健康,有大家的继续支持,会“挖山不止”或当个钻头研究的义工,以不枉此生。

 

(一)

目前,鸣峰行代理的产品完全是合作研制并不断更新提高的成果,在港澳地区的销售已有20几个年头。

销售的产品有:孕镶人造金刚石钻头(Impregnated synthetic diamond core bit),孕镶人造金刚石套管鞋(Impregnated synthetic diamond casing shoe),孕镶人造金刚石扩孔器(Impregnated synthetic diamond reaming shell)及取心配件等。

正在销售的孕镶人造金刚石钻具(除取心配件外)分属“新”、“旧”两大系列,有20种规格的数十种产品。

“新”系列的不同胎体(matrix)分别以SA(喷银色)、SB(喷银色,正改喷蓝色)、SM(喷黑色)及W(喷白色)标注。其中,SA钻头用以钻进一级坚硬致密的花岗岩层。经不断地研究、改善,其第五代产品(以SA5标注)深受用户的喜爱,成为该行的另一拳头产品,但为了精益求精,仍在不断进行改善;而最近推出的第九代——SA9也锋芒初露。SB钻头用以钻进具有裂隙、夹口的甚至含砂的一级花岗岩层。SM钻头(“黑金刚”)用以钻进极致密坚硬的“黑柴”或“打滑地层”,如黑色的火山凝灰岩(tuff)或微晶、石英含量很高的花岗岩等。而W钻头用以钻进二、三级的松散破碎地层等。

“旧”系列的不同胎体(matrix)分别以AR(喷红色)、AO(喷橙色)、Aa(喷深红色)及Ay(喷黄色)标注。其中,AR钻头最早面世,主要用于钻进卵、砾石层,填海带、钢筋混凝土及含金属夹杂物的地层,被誉为“敢死队”,十多年来它攻无不克,声誉不减;AO钻头用以钻进松散破碎,龙其是高度风化、粗粒的“黄花砂头”中,只要水量充足,钻速极高,并可取得80%以上的松散“岩心”;Aa钻头用以钻进二、三级岩层或钢筋混凝土等。经多年考验而得以保留下来的“旧”系列产品备受用户青睐——只要遇上合适的地层,人们必然想到它们,而竞相使用,故长销不衰。

质优价低、诚实服务是该系列产品畅销的根本。一般说来,鸣峰行代理的产品和地层的匹配性好,是综合技术经济指标(指每钻进一米的的综合成本)具有竞争力的关键。此外,鸣峰行提供的综合技术顾问服务,在同行中也不多见。并且,可为用户来图、来样或特殊要求,代为设计、制造。凡此种种,既为客户带来实惠,也提高了该行代理产品的市场地位。

二十多年来,鸣峰行代理的孕镶人造金刚石钻具能在港澳地区立足、发展,除了在技术、质量和服务方面的三大优势之外,另一重要因素是各大小公司行家们对该行的信任和支持——积极试用,认真批评。

 

 

(二)

今天的香港特区,拥有完善和强劲的世界范围的海、空交通运输系统及信息联系,是贸易及外汇的自由港;她采用简单的低税制及国际称誉的法制,而成为充满活力的国际贸易、投资及金融中心之一,还是旅游、购物胜地和闻名世界的国际大都会。称之为“东方之珠”是绝不为过的。

香港特区连水域在内的总面积不过1000 km2,680万人口,缺乏天然资源,连饮用水都得从广东输入。由于历史的原因,依赖于国际政治、经济形势的变化,它优越的自然地理环境、祖国大陆的强大依托及香港人民坚忍不拔和灵活拼搏,自1973年至今的30多年来,历经股票大泻、中英回归谈判、地产低潮、亚洲金融风暴及沙土袭击等经济低潮,但始终不改她快速发展的态势。

在香港的各项建筑工程中,钻探工程始终以一种不可或缺的工程手段出现着,它和香港发展同步——由初期的洋人把持,发展到今天各司其法、各显神通的境地。同样,它也逃不掉经济低潮给行业带来的种种磨难。

 

1  工程用途及源头

香港的钻探工程以民用及工程建筑中的工程地质勘察为中心。主要为住宅、厂房、商业楼宇、道路、桥梁、隧道、机场、码头、水库坝基、污水处理、电缆铺设等服务。也有为工程检测、斜坡加固、排水、取水及长期观测之用。

钻孔深度随用途、地质条件及特殊要求而不同,浅则数米,深者达300多米,而水平的隧道勘探孔更超过1000 m。按特区工务局规定,一般地基勘探孔,如果能见到基岩,只要钻入基岩5 m即可终孔。香港的勘探孔深度多在100 m之内。具体的终孔深度会在各工程任务书中列明。

对于终孔直径,基岩中一般规定用TNW钻头(其外径为3 in)。目前,多见用T2-101钻头终孔(即4 in孔径)。

香港的钻探工程任务来自政府及私人两方面。

政府的钻探工程占着绝对的主导地位。它多以为期2年的年标出现。属政府的年标,有工务局属下的港岛区、新界东、新界西及海上共4个标区。以前,还有大量的房屋署钻探年标(因政府将退出房屋市场而剧减,最近多以少量的散标出现)。此外,政府还可能为某一大型工程而推出专项标书。如×××污水处理、×××高速公路钻探标书等。

属于政府的钻探工程标书,其质量要求高,工期长,工程量大,工地分散,地形变化复杂,工程具有连续性,收款有保证,更有政府官员组织及顾问公司监督施工。所以,只有那些实力雄厚、组织管理完善、有一定技术和经验并持有C级钻探牌照的公司才能参加竞投。

属于私人的钻探工程多以某一具体工地而进行投标。相对来说,工程量较少,工期也短,也有顾问公司监督施工。一般只要持有B级(甚至有的仅持A级)钻探牌照的公司即可进行竞投。

不管政府还是私人的钻探标书,中了标的承建商是可以分判的。但必须向业主负责——接受工程监督、保证工程质量及如期完工等,否则,将按合约规定罚款或其它赔偿。

 

2  生产组织变迁

香港各项工程建设的全面起飞约始于1975年。当时的主要承建商为英、法、日的财团,华资的建造商正处于初创阶段。而钻探工程多由承建商的一个小部门——探土部管辖。初期,其规模及水平都是有限的。

当时,各公司的探土部多由洋人掌管。自然,他们采用的是欧美的管理制度,钻探设备、工具及钻进工艺等都是通行的国际公、英制标准及方法。各公司都拥有钻探设备、工具、仓库、修理间及成套的行政管理和生产人员。一切事务由探土部的经理统筹,分工执行。这种组织形式现在称之为“公司工”。

各公司随工程实践及经验的积累而壮大了实力。于1980年间,持有C级钻探牌照的公司有6家,可开动的机台数应该在130台以上,同时涌现出一批熟练的操作工和专门人才,但劳资关系不太协调。

华益建筑公司探土部就是在上述情况下,为免除劳资纠纷,简化管理,增加盈利而率先研究并推出了“判工制”。它把原属公司的机台生产人员解散,让他们自由结合,去承租公司的设备、工具等并承判公司的工程。结果,工人自己管理了生产、技术和经济,极大地调动了积极性,提高了生产效率,劳资双方都从中受益。之后,为其它公司仿效,更促进了大量“一机公司”的出现。

现在,就钻探的组织管理看,形成了以“判头工”为主,“公司工”为辅(仅占1/8左右)的新局面。估计,香港可开动的机台数约达300或以上,而常年开工的机台数应该在30%之下,所以,钻探工人失业和半失业的情况是严重的,有不少人早已转了行,最近,因澳门的建筑业蓬勃而促使他们“移了师”。

 

3  钻探设备的配套

钻探设备的选用及配套,必然以工程要求、施工条件、工艺技术及最大盈利等为条件,故以轻便可靠、灵活性强的立轴式油压钻机为主,约25%左右的判头工选用TOHOYBMXU-100等小型钻机。而那些持有C级牌照的公司,多拥有Longyear D-34DB-450XY-2B等中型钻机。所有钻机都以柴油机为动力,配有单桅杆鹅头或三角架,备有小型水泵。

按工程要求,备有可能进行的标准穿透取样(SPT)、压水试验、岩层产状测定、岩层裂纹、海泥剪力、钻孔方位角及顶角测量等装置。

由此可见,香港所有钻探设备的配套是规范的,更突显其操作可靠、移动方便、维修简单、价格相宜及不低的生产效率。

海上钻探全为持有C级牌照的公司所承接。早期,是租用不带动力的“趸船”,于其一端架设钢架结构,以安装钻机等,其它设备、工具全都摆在舱面。它借拖船及锚索系统去移动、定位,属浮动式的海上钻探。显然要受到潮汐、风浪等气象条件的制约,是低效和高成本的。

随着海上钻探工程量的增加,3家持有C级牌照的公司投资自置了自升式平台及稳定性更好的半潜式浮动船台,并配以旋转式动力头或中型钻机等设备(甚至配有简易的生活设施),从而达到了纯工作时间、效率及盈利都提高的目标。

 

4  孕镶人造金刚石钻头的使用

香港境内地质条件并不复杂,大面积出露的是中生代上侏罗纪的中、酸性侵入岩、喷出岩及火山碎屑建造。后者主要分布在边缘小岛及九龙北部。就岩石而言,港九地区主要是各种中、酸性的火成岩。

在香港,孕镶人造金刚石钻头的主要工作对象是不同成分、不同组织结构和风化程度不一的花岗岩、花岗闪长岩等。个别地区有凝灰岩、流纹岩、玄武岩等火山岩类。还有变质的大理岩等。此外,不可忽视的是砾石带,尤其是因大规模填海所出现的复杂人工堆积,还有地基建造中的钢筋混凝土等。

过去及现在,香港在钻探工程中大量使用的是不同品牌、不同性能的TNWT2-101单动双管的孕镶钻头,早期曾用过表镶钻头。

众所周知,香港是个自由贸易港和“国际橱窗”。近30年来,应市的孕镶金刚石钻头主要有来自日本的Christensen,印度的Greavestool,澳洲的Trifuse,加拿大的Acker,南非的Boart interhationalLongyear,Huddy,瑞典的Craehus diaboart,港产的Asian diamond 及内地的DiscoveryRZY等产品。

岁月流逝,沧海桑田。因长期的竞争和技术的进步,那些高价的洋货,敌不过质优价廉和服务优良的港产及内地产品,而不得不在隐退中。而港产及内地的产品正以各自的优势去占有市场。

我们高兴地看到改革开放及经济全球化所带来的成果,同时表明,只要敢于和善于投入竞争,就可能做出不可思议的成绩。相信,孕镶人造金刚石钻头质量的不断提高,必将导致单位进尺成本——“综合技术经济指标”的剧降。

 

5  高效益低成本的寻求

香港九七回归,不久即遇上亚洲金融风暴并戳破了港英时代遣留的地产沧沫,出现了大量的负资产及破产潮,紧随5年的通货收缩和沙土袭击,导致特区政府连年的赤字预算,逼使政府检讨房屋政策及基建政策,取消或押后了大量的工程建设,导致建造行业的萧条至今。

工程造价的大降和减薪、裁员的不绝是伴生的难兄和难弟。目前钻探工人的失业和半失业率该达60%左右,而正常的开工者,其每月的收入和1997年高峰相比,减幅该在40%或更多。根据不同的配备,目前单一机台的成本估计每天为900~1800港元,这个成本低吗?

不管是“公司工”或“判头工”,为了少蚀本或争取盈利,在工艺技术、组织管理、原材料控制等方面都进行了切实的努力。如:

(1)约占25%左右的小型钻机,其性能和孕镶金刚石钻头的钻进工艺是不完全匹配的。师傅们采取了钻铤加压、接上小径套管进行“满眼钻进”。但低转数是难以取得高钻速的。

(2)加强生产的计划性,尽量保持生产的连续性,做到快移位快开钻,减少待工,在正常钻进中努力缩短辅助时间。

(3)尽量减少在成本中占有大比重的工资支出。除无奈,有“三人一机”外,一般多为“两人一机”,甚至可见到“一人一机”的情况。无疑,将增加劳动强度及带来安全生产等问题。

(4)在基岩钻进中,着力提高纯钻进效率,减少钻头、油料及时间等消耗。用师傅们的话说——要“食糊”(争得盈利),基岩的高效钻进是关键。正因此,他们付出极大的努力去认识不同岩性及其钻进特点;同时,大胆试用不同品牌、不同性能的钻头,为达“有的放矢”和“食糊”的目标。

综上所述,突显成本及效率的问题是:

(1)泡沫时代的高地价、高工资和当前的工程剧减而引起的收入大减,构成心理的不平衡。高收入是每人期望的,但面对香港的现实及全球经济的一体化,以前的高收入不再;香港大规模的建筑工程有待。单一机台每天开机的估计成本达900~1800港元,也只能成为一厢情愿!劳工工资在香港长期是看降的,而心理的不平衡,相信只能随香港经济的实际而得适应。

(2)孕镶人造金刚石钻头的制造商必须努力为用户提供单位进尺成本——“综合技术经济指标”最优的产品。或者说,为用户提供纯钻进效率高、寿命长(总进尺数大)、价格相宜的钻头,是时代赋予我们的责任。笔者近20年来,仅仅为这个最优的“综合技术经济指标”而付出着。

 

 

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20世纪中叶出现的孕镶金刚石钻头,为机械式破碎岩(矿)层的钻探工程揭开了新的篇章。因其分散的切削具自动磨蚀、脱落和及时更新的特性,既减轻机械负荷,更提高纯钻进速度和回次进尺,是高效、优质、低成本的取心钻进的好办法。业内的专家、学者们不辞辛劳,在岩石破碎机理,人造金刚石单晶,孕镶人造金刚石钻头设计、制造及钻进工艺技术等方面进行了大量的探索和实践。

我国自20世纪70年代初开始了孕镶人造金刚石钻头的研制和应用。那是从零开始、历尽艰辛的开拓性工作。而今天,我们的孕镶人造金刚石钻头在设计、制造、质量、价格及钻进工艺技术等方面,在国际上是有竞争力的。相信,只要不懈探索和努力开拓,国产孕镶人造金刚石钻头在国际市场中的前景是不差的。

 

1  新的基点

孕镶人造金刚石钻头主要用于钻进坚硬致密的脆性岩(矿)层。在香港特区,主要用于钻进由不同矿物、组织、结构的花岗岩层及少量的黑色玻璃质的火山岩。在这些地层中,“以高钻速为前提,单位进尺最优的综合技术经济指标为中心”的追求,该怎样实现?

显然,高钻速是实现我们追求的第一步。而这一步又该怎么跨呢?

笔者以为,要实现高钻速,首先必须认清孔底岩(矿)层被破碎的实际过程,进而在钻头结构、唇部参数设计等方面采取有效措施。

因此,我们在长期反复的试验及使用中,认真地观察不同特性的钻头,并分析孔底岩(矿)层被破碎的实际过程,从而深受启发。

试验机长吴牛仔先生鼓励说“别泄气,看我表演,或许会有收获的。”他们用了一个南非产的Boart lnternational绿色T2-101钻头,当时的孔深约15 m,见坚硬致密的中、粗粒花岗岩层,用DB-450型钻机,配NW钻杆(约8 kg/m)及长1.5 m的双层单动岩心管,以自重(他们称为“吊着打”)及三速(约250 r/min)钻进。结果,每回次(1.5 m)的纯钻进时间仅为6~8 min,取出的都是整根光滑的岩柱,钻头唇部的蝌蚪纹清晰可见,其各向的磨蚀都极微……,真是让人看得入神,更陷入深深的思索!

事实表明,孕镶人造金刚石钻头钻进的优质高效,高转速和大压力并不是绝对必须的。因为钻进规程是以新钻岩(矿)层的破碎机理,所选用钻头的特性,钻探设备、工具的能力及操作者的技术水平为转移的。可见,岩石破碎机理的研究和分析是首当其冲的。

有关岩石破碎机理的研究,中外都有大量的专家,以他们的辛劳和付出,取得大量可贵的成果,认为随岩(矿)层的产状、矿物组成及其组织结构或胶结物质等的不同而有不同的破碎形态——塑性岩层的切削(犁削)、脆性均质岩层的压入-压碎(出现的体积破碎)、隐晶玻璃质岩层的抓擦或磨削式的表面破碎等。特别是引用弹性理论的压模压入论述,是形象而严谨的,但它假设被压入的对象是均质体,若用于非均质的岩(矿)层,尚待认真的修正。

由于孕镶人造金刚石钻头主要的工作对象实际为坚硬致密具脆性的非均质岩()层。我们注意到它的非均质特点——是由不同成分、特性、组织、结构的矿物组成;而构成岩(矿)层的各矿物间的镶嵌结构、形式也不相同。所以,这种岩(矿)层必然存在着相对薄弱的部位,如不同矿物(云母、石英、长石等)的硬度、强度差异,各矿物间镶嵌强度的不一及镶嵌界面的存在等。

自然,钻进过程中孔底破碎必定首先出现在那些薄弱部位。就是说,分布在钻头唇面的金刚石单晶(切削具刃)将轻易地“吃入”各薄弱部位,并伴以撬、掰或扫移的方式清除其残留部位,而见“势如破竹”的钻进速度,这就清楚地解析了吴机长表演的全过程。

综上所述,孕镶人造金刚石钻头在坚硬致密、脆性、非均质岩(矿)层钻进的孔底全过程是:分布在钻头唇部的各金刚石单晶刃部少量地“吃入”所钻岩(矿)层的各薄弱部位,并随矿物间的镶嵌强度等的不同而伴以撬、掰或扫移的方式除去环状面积上的其余残留,而得到高钻速、优质和低成本的钻进效果。

可见,坚硬致密、脆性、非均质岩(矿)层中的薄弱部位的客观存在,为高效、优质和低成本钻进创造了可贵的前提。

 

2  措施

上文阐明了实现高钻速的客观前提,只要采取恰当措施,便将成就“单位进尺最优技术经济指标为中心”或高钻速、低成本的追求。那么,高钻速、低成本的现实指标呢?笔者据多年的观察、对比而认为:按当前香港特区低迷的建造业,以公司工计,T2-101钻头,用XY-2B型钻机钻进坚硬致密的中、粗粒花岗岩层时,其纯钻进时效应达6 m,平均每个钻头的总进尺达30 m,这就是进入竞争市场的“入场券”。而实际销售价格及服务的好坏,将决定其市场的占有。

基于孔底破碎必先出现在新钻岩()层的各薄弱部位的观点,5年来,我们在“新”系列产品的研制中,确立了“精兵悍将尽潜能”的原则并采取了以下相应措施。

2.1  唇面形态

30年的实践及观察表明,具有尖齿形的唇面,在尖齿磨平前后,其钻速有明显的差异。那是由于尖齿磨平前的孔底接触面积小,在相同的轴向载荷下,每颗单晶的轴压大,有利“吃入”,再加上有“多自由面”之利,所以,尖齿磨平前的钻速一般较高。但尖齿磨平后的钻速下降,也有可能被改变。不过我们以为,只要唇面上的每一单晶具有足够“吃入”岩(矿)层薄弱部位的轴压,唇面形态是不必多考虑的,况且平唇至今在市场上还是最常见的,它更有制作简便之利。

2.2  人造金刚石单晶

我们支持选用高品级、高强度的单晶。但单晶的粒度并不“好”大,反而较国外或传统的小一点,而乐于使用35号或40号,有30 kg左右的抗压强度。它对钻速的影响并不很大,反而可有利于提高钻头的总进尺及降低成本。此外,同一钻头中还配用了不同粒径的单晶,既得“交叉掩护”之利,更期望轴向微振动的产生,去扩大岩(矿)层的薄弱部位,促进钻速的提高。

2.3  金刚石的低含量

唇部胎体中金刚石含量过高是有害而无益的。因为高浓度,可能需要提高钻压,将增加机械、工具等的损耗;反之,可能因每颗单晶轴压的不足,出现“顶磨”、“打滑”不进尺等,造成人为的原材料浪费和低效、高成本的恶果。

我们的实践反复表明,要想充分发挥每颗单晶的潜能,其浓度绝对应低于40%。它既不为过,更为低成本创造了条件。

2.4  胎体的低硬度、低磨耗

这是钻进坚硬致密地层时,钻头胎体所必备的性能。低磨耗将有效地保护每颗优质单晶,而不过早脱落,使其“竭尽其能”,是钻头长寿命及低成本之求。

2.5  使用复合型保径

它保证了新、旧钻头内、外直径的始终如一,轴向磨蚀均匀及孔底接触面积不变。使我们的“新”系列产品免除了因外径磨蚀而变“尖”,内径因之而见“喇叭”等弊端。保证了恒钻速钻进的顺畅如愿及钻探质量的提高,更为产品争得了荣耀和市场。

2.6  结构设计上的小水口、多水口及适当增加其有效工作高度

选用约4 mm宽的水口,既满足本地惯用的小水量,更保证了孔内的返流速度和孔内必要的干净,同时增强了因有效工作高度增加而需要的刚(强)度。

多水口设计是随岩层的均质度、坚韧度的提高而增加的。如T2-101钻头,我们分别用了10个、12个和14个水口,主旨为减少孔底的总接触面积,保证每颗单晶有足够的轴压,而不必增大总的轴向压力,有利于延长设备及工具等的寿命。

适当增加有效工作高度是大势所趋,更保证了每个钻头总进尺的增加。因此,曾经风行的4.5 mm5 mm的有效工作高度,现在是为人不齿的。一般多为6 mm,甚至有高达8 mm的,它也是市场竞争不断深入而导致进步的又一明证——让用户更得益!

2.7  制造工艺过程的规范化

本行和桂林院合作的20多年来,对方除了在学术上努力配合探索外,对制作工艺的研究更是不遗余力,结果实现了全部制作工艺过程的规范化,成效卓著。自“新”系列产品登场的5年来,产品质量不断提高。钻头从未遇到过“脱环”、“拉槽”、“白板”等现象,“掉牙率”也降至5‰以下;扩孔器从未见过“掉皮”,其质量在香港是备受推崇的。这一切,都给用户以信心并促进市场的占有。

这些年来,院方职工在各生产的环节中,贯彻了规范化和质量第一的要求,其一丝不苟的求实和奉献是极感人和可贵的。

2.8  钻进工艺规程的调节

为实现高钻速、低成本的目标,我们主动向客户介绍了各类钻头的特性及合理规程的使用,特别强调在钻进过程中的“适当钻压”,若在300 r/min转速下已取得满意的钻进速度,就不再增大钻压。这对100 m的小钻机来说是求之不得的,而对类似于XY-2B型钻机的中型机来说,平稳的钻进既有利于设备、工具的长寿,低~中挡的转速对孔底薄弱部位的发育也是有利的。若想得到更高的钻速,在该“适当钻压”下,只要提高转速并相应调大水量,也是轻而易举的事(而小钻机就不易了)。

我们不主张大压力、高转速的钻进规程,是基于本地的可能条件及实际需要。若对小钻机,那是没有可能的天方夜谭;对中型钻机而言,也并不保证最优效益的取得。

总而言之,我们以高品级、高强度、相对细粒的人造金刚石单晶为“精兵”,配以低硬度、低磨蚀胎体及复合型保径为“悍将”,采用低浓度、混粒、多水口等措施,既降低总的钻压,又保证每颗单晶的足够“吃入”压力,配以300~500 r/min的转速,将薄弱部位的发育扩大及每颗单晶潜能的充分发挥,促使我们“新”系列的钻头迈向高钻速、低成本的目标。

 

3  结果和憧憬

5年来,双方的合作是愉快和高效的。在2000225~20021127日间,属于“新”系列的11种钻头先后投入市场。

生产实践已经证明,“新”系列产品钻头的质量是不错的。在2000225~2002年3月31的2年间,我行购入的钻头达1706个,创下单月入货值超过12万元,全年入货总值超百万的记录。

而紧接的近3年,应该是该种产品大量使用和检核、修正期。遗憾的是,自2003年的下半年起,建造业随本港经济的不景气而陷入灾难性的萎缩,产品销量大减,受挫难免。

客观地说,“新”系列产品的崛起,引起行家们的注意是自然的。“转危为机”是我们的唯一出路,思想上明确了行动上就该落实——加强了产品质量的改善措施,随行就市,适时地调整价格,更主动地为客户服务,使“新”系列产品能在客户的心里扎根。

结果,皇天不负有心人,2004年春,有家钻探承包商以“公开试用”的方式招标。有幸,本行的“新”系列产品顺利入选,连续做了几个月的生意,而更可贵的是它为我们的产品做了最有力的宣传。

应该说,合作双方长期不懈的付出,初步实现了“以高钻速为前提,单位进尺最优的综合技术经济指标为中心”的追求,有了自己完整的系列产品,在香港特区占有稳固的一席并拥有一批经济和技术都强劲的大、中、小客户。

仅以上述,回应李振潜先生、吴棣华先生的拉线搭桥及始终关心我们合作的刘广志院士、李世忠主任、屠厚泽老师及其它的同学和朋友们。

我们对合作的20年来,历经桂林院的三代领导,他们的精心、真诚及职工们始终全力的支持都是刻骨铭心的。

我们的系列产品全属消耗性的工具,当它们在长期的生产实践中为市场所拥戴而屹立着,将真正显示出它的科学价值及现实意义。

正因上述,更逢香港建造业低迷及市场竞争不断深入的今天,努力在产品质量、价格及服务等方面不断“创造新的差异”,我们会继续为产品注入新的活力,以赢得更多的客户,交到更多的朋友。

 

 

(四)

笔者和桂林地质矿产研究院合作研制孕镶人造金刚石钻头等产品,并开拓港澳市场,几经周折,其系列产品的雏型,于2000年完成。经过几年来的生产实践,在港澳这一国际橱窗中,显出了它不凡的英气。

在刘广志院士的鼓励下,于2004年底,拙作“探索拾零(序)”及“探索拾零(一)——香港经营金刚石钻具十八年面世,2005年中,探索拾零(二)——香港钻探工程面面观”和“探索拾零(三)——孕镶人造金刚石钻头自由谈”面世,这是系列产品和实践相结合的一篇学术性总结。其中,突出地交待了笔者1993年中在新界的石门地盘试验中,吴牛仔机长的清脆对比演示,使我悟到:在坚硬致密脆性非均质性的岩(矿)层(多见于火成岩类,如花岗岩等)中,自然地存在着许多薄弱部位,为孕镶人造金刚石钻头的高速钻进提供了极可宝贵的前提。

详细地说,绝大多数坚硬致密脆性岩(矿)层(如花岗岩等)都由不同成分、特性、组织、结构的矿物所组成;而构成岩(矿)层的各矿物间的镶嵌结构、形式、强度也不相同。所以,这类岩(矿)层自然地存在着许多薄弱的部位,如不同矿物(长石、石英、云母等)强度、硬度的差异;各镶嵌介面及其强度也不相同等等。这些客观存在着的薄弱部位(因其非均质性所致),使切削具——金刚石单晶可以轻易地楔入(“吃入”)并伴以撬、掰和扫移等方式去破碎岩(矿)层,而可见势如破竹的钻进速度。相反,在坚硬致密脆性均质性的岩(矿)层中(如火山凝灰岩等),因其为隐晶,甚至为非晶质的单一矿物构成,具有极高的均质度和强韧的结合力,需经费劲的“压入-压碎”,以产生体积破碎,故其钻速很低。

显然,坚硬致密脆性的岩(矿)层,因有均质和非均质之别,造成其破碎方式及钻进速度的天渊之别。认识并正确地运用它,必将促使生产的发展和社会的进步。

直至1999年深秋,是桂林地质矿产研究院领导的远见,给我新的机遇而得以重操故业,把6年前的“悟得之念”转化成实际的产品并实现了合作双方长期的追求——在坚硬致密脆性的岩(矿)层中,以“高钻速为前提,形成每米进尺的综合技术经济指标最优化”的自主创新。这,也是质的飞跃。

在系列产品中,硬岩钻进的各种钻头渗透着原创性的因素,值得深入探察。

 

1  系列产品的原创性

系列产品得以自主创新,主要源于以下几点。

1)基于对岩石破碎机理的新认识,认为切削具——金刚石单晶是实现优质、高效、低成本钻进的最活跃、最关键的因素,所以要求其必须是“英勇善战的精兵”,并在其它因素配合下,要尽量减少其外载荷,避免其过早破损和脱落,以达到高效又长寿的效果。因此,在钻头唇部参数及结构设计中,提出“精实悍将尽潜能”的基本原则。

为达到上述要求,坚持选用高强度、高品质的人造金刚石单晶,其粒度随岩(矿)层均质度的提高而细化,选用绝对低于40%的单晶浓度并配以低硬度、低磨蚀性的胎体和复合型的保径措施构成“悍将”等。

2)院方在胎体及保径措施等方面进行了创造性的研究,居功至伟。尤其是复合型的保径措施,即保证了新、旧钻头的内、外直径的始终如一,赢得市场的赞誉。它更成为胎体性能的“调节器”;“悍将”辈出,效果绝妙。

3)基于对岩石破碎机理的新认识,在钻头唇部结构及尺寸的设计上,既坚持统一的标准,也不墨守成规,以简单可靠又因地制宜为原则。全部采用平唇和不超过4 mm的水口宽度。但水口数目却随均质度的提高而增加。如对T2-101TNW钻头,其水口数目最多分别增加了40%(由10个水口增至14个)和50%(由8个增至12个),这样有效地减少了接触岩石的面积和金刚石单晶的用量,同时又不因均质度的提高而增大整个钻头的总压力,并可喜地出现了“小钻压中等转数和小水量”的钻进新工艺。

4)基于对岩石破碎机理的新认识,按坚硬致密脆性岩(矿)层的结构特性及均质度为中心来设计钻头,在一年内先后推出5个不同的品种,结果矢矢中的。对均质层用钻头,在最近的香港加历山道附近的地盘中,已给师傅们留下了“深刻的印记”。

实践表明,渗透着上述各元素的基岩钻进用钻头,其钻进速度都不错,每个钻头的进尺数一般都能超过我们预期的30%左右,客户们从而真正获益。所以,系列产品在市场中的不断升温是不足为奇的。

 

2  不断升温的今天

上述系列产品的原创性及效果,在各种基岩的钻进中各显神通。而对松散、破碎、卵砾石及回填类等复杂地层,系列产品雏型中贯彻了区别对待的原则,我们坚持了原材料的国产化,因之前后两类钻头,即使其口径相同,售价上却有37%以上的差价。

系列产品雏型完成的4年来,历经“沙土”袭击香港的经济低潮及建造业至今仍处在谷底——一个悠长而严酷的“隆冬”。但,本行坚信系列产品的特色和活力,始终狠抓产品的高质量、服务的高标准和随行就市、薄利多销等原则,迎来了不断升温的今天。主要表现在以下几点。

1)得到部分大户的坚定支持。我们的银色钻头自200011月起,于九广铁路新建“尖东站”的勘探和施工期间,因其可靠、实惠而得到充分的使用,既创出单月及年度的销售佳绩,更引起其它大户的关注。

20016月起,一家极具规模的公司,经认真的审察后,正式试用本行产品。20天之后,我们得到的第一个定单是T2-101银色钻头30个。

又如,2004年春,另一大户以“公开试用”的方式招标,结果本行的银色钻头又顺利入选,连续做了几个月的好生意,更重要的是进一步向用户们表明——鸣峰行的银色钻头是优质和可靠的。

再如20066月,有家大公司的管事,向公司采购部要求购入大陆的优质钻头,本行荣幸地被指定为供应商。经试用,不负其望,已连续取货多次。有理由相信,他们将是本行的另一大户。

2)小老板们和个体户的拥戴。由上述可见,本行基岩钻进用的各种钻头渗透着原创性的因素,表现出与众不同的特性,“小钻压”钻进新工艺,就是鹤立鸡群的。20064月间,在港岛的加历山道—明法医院附近的一工地,仅3 m就见基岩——“黑柴”(属打滑地层),因条件所限,只能使用100 m的小型钻机。结果,他们采用了本行的钻头即创出佳绩。

众所周知,100 m小型钻机,轻便灵活,工作可靠又价廉,深受小老板们和个体户的欢迎。然而,用它去钻进基岩,经常出现的问题是钻压不足。常见现场借钻铤加压、打地锚、拉钢绳等强化的措施,结果招来的是劳动强度大,设备、工具及原材料的损耗大,效率低和高成本的恶性循环。

所以,系列产品中的某些钻头“小钻压”钻进新工艺的出现,是深受各方欢迎的,连那些拥有中、大型钻机的客户也乐此不彼。

3)系列产品雏型在生产实践中汰选、互补而各展其能。实践一再证实,雏型中的各种钻头,其设计思想和应用地层是匹配的。如我们早期的红色钻头,被师傅们誉为“敢死队”,10多年来,雄风不减;而深红色和橙色钻头,都以其优越的特性、可靠又实惠而紧扣着客户们的心。后期面世的基岩钻进用的各类钻头,除渗入各种创新元素外,其设计思想更随产品的不断面世而升华,终以其优质、高效、可靠及长寿而让人倾心。

4)系列产品随时间的推移和工程量的提高而扩大了它的影响力,我们的大、中、小客户群和销量都同步增加。这是系列产品勃勃生机的明证。

更值得一提的是,那些切实受益于我们产品的用户都主动地推广本行的产品,甚至带着新客户上门来。而这些新客户都主动地以现金和本行交易,打破了赊售的行规。这些都表明了他们对本行产品的认识和信心,同时也证实了“薄利多销”在创造着双赢。

5)笔者混迹香港的钻探工程界已逾30年,尤其近20年来,集研究、设计及代理销售于一身,自然成了客户的技术顾问。结果,使我们时刻和生产实践、行家动态及用户期望息息相通,既有力地促进产品质量的改善和提高,更把买卖对立的双方转化成唇齿相依的合作伙伴。今天的鸣峰行有幸成为集信息交流、产品质量和销售的调控中心和友好的“买家仓”。它是希望和未来的可贵根基。

综上所述,我们推出的系列产品,因岩性的不同而区别对待,使复杂地层及基岩钻进的各类钻头各具特色、各展雄风,最终都为用户带来切实的效益。正是客户们对系列产品的认识、信心、倾心和忠诚度的不断提高而形成继续升温的今天,更迎来充满挑战的明天。

 

3  梦的明天

我们合作研制产品并开拓港澳市场,历经风雨。今后,面临的绝不是坦途,而是漫长的竞争时日,任重道远。

经济的全球化和互联网科技的发展,使世界“变小了”,天涯若毗邻“成真”,各种竞争更趋白热化。任何产品想在市场上长旺不衰,就必须付以创新思维而具突出的特色,从而有着与众不同的优点。

因此,我们的未来是使“以高钻速为前提,每米进尺综合技术经济指标最优化”的自主创新逐步地推向至极,在产品的设计和制造、销售、使用等三方面创造出三赢。这,可能是一个菲夷所思的白日梦。然而,无梦,能有引人的未来吗?

为使梦想成真,合作双方应该努力于:

1)在思想上要明确地认识到,市场竞争是一场永无止境的“马拉松”。所以,产品进入市场的先后是无关宏旨的,而更应欢迎新竞争者的出现,关键是产品要有与众不同的特色,防止“同质化”。因此,竞争实质上是一场实力和毅力的较量,两者缺一不可。

同时,应该看到竞争的概念在改变着,尽管脱颖而出是终极目标,但不必你死我活,更要提倡“互赖共生”的新生态原则,鼓励同行之间的取长补短和共存共生。当然,只有使自己的产品能独树一帜并为用户所垂青,那才是常胜之道。微软至今雄霸市场的变迁,就是最好的例证——既一枝独秀,又百花齐放。那是霸道的微软改弦易辙,奉行“和谐共赢”的结果。

要谦逊,求真求实,以道生财;不要骄横,更不要弄虚作假。生产实践和市场对产品的认受性和忠诚度才是我们的执意追求。

2)在保证和提高产品质量的前提下,努力降低成本。首先,必须在钻头唇部参数设计及结构上,更深入地研究不同地层钻进用单晶的粒度、强度、品级、粒径及最优的百分浓度,保强措施的有效性和经济性,唇部结构及尺寸的调整等,努力做到精益求精。其次,在生产制造方面,要进一步完善和深化各有关规范;在安全生产的前提下,确保每件产品内、外部的高质量,努力提高生产效率并减少次废品。

3)推介“小钻压中等转数小水量”的钻进工艺新规范,是创新产品和创新工艺更新的必然。我们将就产品的设计特点、使用要求入手,认真地和客户商讨,让他们自愿并认真地去实践,从而取得切实的效益。有理由相信,客户群的扩大和销量的增加是必然的;同时,它更为系列产品的品牌化创造根基。

“小钻压”钻进新工艺的实施,一定要坚持自愿的原则。客户如果暂时不接受其“使用要求”,我们要多乐于推介其它产品而不勉强售给。因为,如果用户使用不当,必然导致“双输”。所以,目前我们的“惜售”,正是为以后卖得更好而铺路。

4)坚持一贯的以诚、以真和以客为尊的服务宗旨,务使客户的任一咨询或交易都能称心如意。这样,“客户有活干,生意伴着来”的愿景就自然成真。

有理由相信,坚持长期而认真的探索和付出,“三赢”目标终有实现的一天。

科学探索,为的是揭示事物发展变化的客观规律,用以改造自然和人类社会。那是一件难以定期、又艰辛、需细致甚至是枯燥而寂寞的工作。过去,合作双方矢志不渝,坚持了长期的努力和付出,实现了即定目标的自主创新。当今,时代的呼唤是创造品牌产品,别人能做到,真诚合作的我们,难道就不成?

 

 

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