目錄CONTENTS02□I

金

剛

石

鉆

頭P

D

C

鉆

頭OI

金

剛

石

鉆

頭金

剛

石

鉆

頭OI

金剛石鉆頭特點(diǎn)金剛石是迄今為止人類在地球上發(fā)現(xiàn)的最硬、抗磨能力最強(qiáng)的材料。金剛

石的產(chǎn)地主要集中在西非、南非、剛果等非洲國家。正四面體晶體結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：①脆性大，受沖

擊載荷易碎裂；②具有熱敏性，

高溫下(450℃以

上)石墨化。

金剛石鉆頭的結(jié)構(gòu)金剛石鉆頭為無活動(dòng)部件的整體式鉆頭。

由鋼體、胎體(冠部和保徑部分)、水眼及水槽、金剛石切削刃等部分組成。排屑槽—保徑排屑槽卸扣槽一TSP鉆頭金剛石布齒冠部長

度天然金剛石鉆頭刮刀翼金

剛

石

鉆

頭PDC切削齒

碳化鎢后脊—圖

3

-1

-1

4金剛石材料鉆頭結(jié)構(gòu)主流道

一

副流道一PDC鉆頭噴嘴(1)幾何形狀的工作面(2)中心窩的形狀金剛石鉆頭幾何常用剖面形狀中心窩部分的結(jié)構(gòu)起著扶正鉆頭和破碎鉆頭中心所形成的小巖心柱的作用。雙錐階梯形

雙錐形

“B”形

脊圈式“B”形金

剛

石

鉆

頭金

剛

石

鉆

頭□4

金剛石鉆頭的工作原理(破巖機(jī)理)在塑性地層(或巖石在應(yīng)力作用下呈塑性的地層),使

前方的巖石內(nèi)部發(fā)生破碎或塑性流動(dòng)，脫離巖石基

體，形成巖屑，稱作犁削。在鉆進(jìn)某些硬地層時(shí)，在鉆壓作用下壓入巖石，使與金剛石接觸的巖石處于極高的應(yīng)力狀態(tài)而使巖石

呈現(xiàn)塑性；□3□4在脆性較大的巖石中，在

鉆壓和扭矩作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力使巖石表現(xiàn)為脆性破碎，即屬于以剪力和張力形式破碎巖石。在堅(jiān)硬巖石(如隧石、硅

質(zhì)白云巖、硅質(zhì)石灰?guī)r等)中，是要靠金剛石的

棱角實(shí)現(xiàn)微切削、刻劃

等方式來破碎巖石。P

D

C

鉆

頭P

D

C

鉆

頭PDC

鉆頭的特點(diǎn)1

)

切

削

元

件聚晶金剛石復(fù)合片(PDC)PDC

既具有金剛石的硬度和耐磨性。弱點(diǎn)是熱穩(wěn)定性差，350℃以上加速磨損。抗沖擊能力較差。熱穩(wěn)定聚晶金剛石復(fù)合片(TSP)TSP

的制造工藝有別于PDC,

熱穩(wěn)定性、耐磨性和抗沖擊能力都高于PDC。聚品金剛石層Φ13.4,Φ19碳化鎢硬質(zhì)合金P

D

C

鉆

頭

PDC

鉆頭的特點(diǎn)2)冠部剖面形狀P

D

C

鉆

頭

PDC

鉆頭的特點(diǎn)3)工作剖面幾何形狀淺錐形特點(diǎn)鉆頭表面積較小，水力集中，清洗效果好；載荷分布較

均勻；用于鉆石灰?guī)r、白云巖等較硬地層。拋物線形特點(diǎn)側(cè)向推力指向鉆頭中心

，有利于防斜；鉆頭外部表面積大，可布

置較多切削齒，利于

提高壽命。用于軟地層。B

形特點(diǎn)冠頂較寬且較平緩，載荷分布較均勻。外側(cè)采用圓弧，布齒面積較大。用于硬地層。特點(diǎn)內(nèi)外錐有利于鉆頭穩(wěn)

定；外錐較長，可多

布齒，使磨損均勻；鉆

硬夾層，冠部齒易早

期損壞。適合中等均質(zhì)地層。雙錐形內(nèi)

錐

頂部保徑肩部側(cè)面P

D

C

鉆

頭□3

PDC

鉆頭的工作原理(破巖機(jī)理)切削塑性巖石和脆性巖石的過程類

似于刮刀鉆頭。由于多個(gè)切削齒同時(shí)工作，井底巖石自由面多，因此

破巖效率高。切削刃在鉆壓作用下吃入地層，刃

前巖石在旋轉(zhuǎn)力作用下發(fā)生剪切破

壞。金剛石切削刃耐磨性高，鉆頭壽命長，單只鉆頭進(jìn)尺高。PDC鉆頭主要以切削方式破碎巖石。P

D

C

鉆

頭

□4

PDC

鉆頭的正確使用OI

02□3鉆頭下井前，井底要

清潔，無金屬落物。

新鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，先用

小鉆壓和低轉(zhuǎn)速磨合

井底?！?PDC鉆頭屬于整體式

鉆頭，無任何活動(dòng)部

件，適