金刚石钻头选型资料共26页
金刚石钻头
(5). 钻头铰刀: 为了大量生产之需要,其前端为钻头,后端为铰 刀,钻头直径与铰刀直径只差铰孔之裕留量,也有钻头于螺攻 丝混合使用,故又称为混合钻头. (6).深孔钻头:最早用于枪管及石包管之钻孔加工,又称为枪 管钻头。深孔钻头为一直槽型,在一圆管中切除四分之一强的 部份以产生刃口排屑 (7). 锥度钻头: 当加工模具进料口时,可使用锥度钻头. (8). 圆柱孔钻头: 我们称其为沉头铣刀,此种钻头前端有一直 径较小之部分称为道杆. (9).圆锥孔钻头: 为钻削圆锥孔之用,其前端角度有90°,60° 等各种,我们使用的倒角刀就是圆锥孔钻头的一种.
金刚石钻头的物理性质
1. 硬度 硬度是金刚石最重要的性能之一。金刚石的硬度极高, 莫氏硬度为 10级, 研磨硬度是刚玉的150倍，是石英的1 000倍。 2. 强度 金刚石具有极大的抗静压强度。天然金刚石的抗压强度大约8 600MPa，约为刚玉的3.5倍 , 硬质合金的1.5倍,钢的9倍。用于钻探的人 造金刚石一般要求强度达 500MPa以上。 3. 耐磨性 金刚石具有极高的耐磨性,是刚玉的90倍，硬质合金的40～200 倍 , 钢的2000 ～5000倍。用于钻探的人造金刚石聚晶体 一般要求与中 硬碳化硅砂轮的磨耗比在1∶30000以上。 4. 热稳定性 金刚石是热的良导体，它散热比硬质合金刃具快。金刚石容 易受到热损伤，虽然温度尚低于其燃烧温度，但金刚石的强度、耐磨性 已受到严重影响。所以钻进中必须充分冷却，防止发生金刚石微烧或烧 钻事故。
第二节 金刚石钻头的组成
金刚石钻头是以锋利、耐磨和能够自锐的天然金 刚石或人造金刚石为切削齿，在钻低钻压下即可获 得较高的钻速和钻头进尺，是石油钻井中广泛使用 的一种高效钻头。 1 按金刚石来源可分为天然金刚石钻头和人造金刚 石钻头 2 按功用可分为取心钻头和全面钻进钻头； 3 按镶嵌方式可分为表镶和孕镶两类； 4 按钻井方式则可分为转盘钻井和涡轮钻井用两 类。
钻头选型
一、PDC钻头命名：1、M1963钻头各字母和数字的意思？M：胎体PDC钻头（MS：刚体PDC钻头）19：切削齿尺寸，￠19mm（13--￠13mm，08--￠8mm）6：刀翼数3：冠部形状，变化范围1~9，1---冠部抛物线最长；9---冠部抛物线最短2、FS2663的含义？FS：刚体（FM：胎体）2：2000系列6：6刀翼（5：5刀翼）6：复合片尺寸，6/8″--19mm（2：8mm；4：13mm，8：25.4mm）3：布齿密度和位置。
3．G535的含义？G：金系列5：复合片尺寸：19mm（4：1/2″--13mm）3：冠部形状：1---9：尖---平5：布齿密度。
二、PDC钻头选择原则1、钻头冠部形状确定原则不同冠形PDC钻头的攻击性依次为：长抛物线型>中等抛物线型>短抛物线型；按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型如下：按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型：岩石硬度抗压强度(psi) 冠部形状很低硬度0-8000 长抛物线中等硬度8000-16000 中等抛物线高硬度16000-32000 短抛物线•针对软硬交错地层，采用多种抗回旋设计2、切削齿尺寸选择原则：岩石硬度抗压强度(psi) 切屑齿尺寸很低硬度0-8000 19-24mm中等硬度8000-16000 16-19mm高硬度16000-32000 13-16mm极高硬度32000-50000 8-13mm（超强齿）3、布齿密度原则岩石硬度抗压强度(psi) 布齿密度很低硬度0-8000 低布齿密度中等硬度8000-16000 中等布齿密度高硬度16000-32000 高布齿密度极高硬度32000-50000 高布齿密度(超强齿)三、地层硬度分级牙轮钻头机械钻速（h/m）地层硬度岩石类型抗压强度（Mpa）111/124 15~30 很软粘土、粉砂岩、砂岩〈25116/137、437 9~15 软粘土岩、泥灰岩、砂岩25~50126/139517/537 4.5~9 中软粘土岩、褐煤、砂岩、粉砂岩，凝灰岩50~75211/217517/537 2.5~6 中等泥岩、灰岩、硬石膏砂岩（钙质）75~100211/236537/617 1.5~2.5 中硬灰岩、硬石膏砂岩（钙质）100~200311/347627/637 1~1.5 硬泥岩（钙质）、砂岩（质）粉砂岩100~200637、737、837 1 极硬石英石、火成岩〉200岩石的可钻性在岩土钻掘工程设计与实践中，人们常常希望能事先知道所施工岩石的破碎难易程度，以便正确选择合理的钻（掘）进方法、钻（钎）头的结构及工艺规程参数，制定出切合实际的岩土钻掘工程生产定额。
金刚石钻头+标准
金刚石钻头+标准摘要：I.引言- 简要介绍金刚石钻头的概念和应用领域II.金刚石钻头的种类与特点- 按形状分类：圆钻头、方钻头、六边形钻头等- 按金刚石的镶嵌方式分类：整体金刚石钻头、复合金刚石钻头等- 各类金刚石钻头的适用范围和优缺点III.金刚石钻头的选择标准- 钻头材质：金刚石的含量、质量、类型等- 钻头形状和尺寸：与被加工材料和钻孔要求相适应- 钻头的加工精度：影响钻孔的精度和效率IV.金刚石钻头的使用与维护- 使用方法：合理选择钻头，正确安装和调试，控制切削参数等- 维护保养：清洁、检查、更换磨损部件等V.结论- 总结金刚石钻头在现代工业中的重要性及其发展趋势正文：金刚石钻头是一种以金刚石为切削刃的钻头，广泛应用于各类工业材料的高效加工。
金刚石钻头的种类繁多，不同的形状、结构和镶嵌方式适应不同的加工需求。
正确选择和使用金刚石钻头，对于提高加工效率、保证加工质量具有重要意义。
金刚石钻头主要有圆钻头、方钻头、六边形钻头等。
其中，圆钻头应用最为广泛，适用于大多数材料的高速钻孔。
方钻头和六边形钻头则适用于难加工材料和特殊场景。
此外，根据金刚石的镶嵌方式，金刚石钻头可分为整体金刚石钻头和复合金刚石钻头。
整体金刚石钻头结构简单、镶嵌牢靠，但更换成本较高；复合金刚石钻头则兼具高切削性能和较低的制造成本。
在选择金刚石钻头时，应综合考虑钻头材质、形状和尺寸、加工精度等因素。
钻头材质直接影响金刚石的含量、质量、类型等，从而影响钻孔效果。
钻头形状和尺寸要与被加工材料和钻孔要求相适应，以保证切削稳定、钻孔精度高。
钻头的加工精度也至关重要，直接关系到钻孔的精度和效率。
在使用金刚石钻头过程中，合理选择钻头、正确安装和调试、控制切削参数是提高加工效率的关键。
此外，还需定期对钻头进行维护保养，如清洁、检查、更换磨损部件等，以延长钻头使用寿命。
总之，金刚石钻头在现代工业中具有重要地位，其发展趋势将更加注重高效、环保和智能化。
金刚石钻头选用原则
钻头钻速的大小与金刚石粒度大小有很大关系，若要实现高速钻进，则孔底产生的岩粉较多，要求钻头的排粉效果要好，这样钻头就必须选用粗克力的金刚石，有利于达到高转速的目的。
孕镶金刚石钻头在钻进过程中，要求金刚石不断地产生新陈代谢，才能保证金刚石的正常钻进。这就需要在金刚石磨损的同时，胎体也要不断地磨损，而对台地的磨损是通过金刚石破碎下来的岩粉实现的。岩粉磨损钻头胎体的快慢取决于岩粉的粒度、硬度、岩粉量。岩粉的粒度和硬度与岩石本身有关，岩粉量的多少取决于钻进时效。钻进时效高，产生的岩粉量就多，这样出于排粉方面的考虑，要求金刚石的粒度也应越大。
工艺技术因素1、岩石的形变方式 2、岩石的应力状态 3、外载作用的速度 4、介质的影响 5、岩样的线性尺寸
二、岩石的硬度
三、岩石的弹性、塑性、和脆性
四、岩石的研磨性
五、岩石的A、B值÷
岩石的A值是指钻头钻进岩石时，岩石对钻头中金刚石的磨损性；岩石B值是指钻头钻进岩石时，岩石对钻头胎体的磨损性。
3、孔内部清洁;钻孔中有严重超径的孔段或者钻进时有吊块,突然卡钻,夹钻,烧钻等。
钻具振动的原因
(一)工艺技术方面的原因
1、所用设备的技术状态不好,如:钻机稳定性差,回转器轴承有间隙等;动力机功率不足,超载荷时工作不稳定;往复式水泵送水量和压力不均,冲洗液产生脉动.
2、钻机地基的强度不够以及钻机在基础上安装固定不牢;
底喷形唇面 对孔底冲洗干净;在破碎岩层中钻进,还能提高采心率:但加工复杂。
同心圆锯齿形唇面 又称尖环槽形，金刚石主要分布在齿形部分。内外侧用的粒度较大，以保证钻头直径。齿形唇面能造成多自由面的孔底，使钻头对岩石作磨削与剪切相结合的破碎作用，获得较粗颗粒的岩粉，有助于金刚石的出刃，提高机械钻速。由于钻头所需轴压较小，还有较好的防斜作用。齿形唇面钻头适用于钻进硬而致密弱研磨性岩层。
地质钻探用金刚石取芯钻头简介
三、取芯钻头规格
在我国地质钻探作业中，常用的国标口径的金刚石取芯钻头 口径为： 75mm、91mm、110mm、130mm、150mm、170mm。
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四、市场价格
对于金刚石取芯钻头的价格，随着制作工艺的改善，钻头的 成本有所下降，售价也是在逐步的下调，以金钻110钻头为 例，03年的售价高达430元，现今最新价格在360元左右。而 且工艺的改进使得现在钻头的质量较以前有大幅度的提升， 钻探效率明显增强，成本逐步在下降。
第一讲 地质钻探用金刚石取芯钻头简介
前言
地质钻探的钻进工具我们称为钻具，钻具由钻杆、 变径接手、岩心管和金刚石取芯钻头组成，今天我们简 单介绍一下金刚石取芯钻头的规格型号及其应用。
主要内容：
一、取芯钻头分类 二、取芯钻头选择原则 三、取芯钻头规格 四、市场价格
一、取芯钻头分类
在地质钻探中，取芯钻头分为 1，金刚石钻头 2，金刚石复合片钻头 3，金刚石绳索钻头
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2，钻进比较坚硬的岩石地层时，我们推荐使用电镀金 刚石取芯钻头，这类钻头由于制作工艺的原因，进尺 效率异常突出，破岩能力极强，在岩层中钻进的效率 远超复合片钻头。
3，我们需要钻进300米以上孔深时，这时候，金刚石绳 索取芯钻头就非常适合了，因为孔深的增加，对于岩心的 提取是非常重要的，绳索钻具的不需要提钻的特点极大的 缩短了上下钻具的时间，是深孔钻的成本极大降低。
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二、取芯钻头选择原则
根据不同的钻探任务，我们必须选择合适的钻头，目的就 是提高钻探的钻进效率和缩小钻探的综合成本。 1，钻进比较松软的泥岩类岩层时，我们推荐使用金刚石 复合片钻头，因为这类钻头的耐磨性能突出，水口大，对 于泥土层有比较好的进尺效率和工作时间。
金刚石钻头参考资料
由于热压烧结一般没有保护气氛，胎体 在烧结过程中容易氧化，影响胎体的致密化 及烧结强度。因此，在胎体材料中通常要加 入某些活泼金属元素，使其在烧结过程中起 到脱氧作用，例如锰和钛等。这样，在烧结 过程中，残存于胎体孔隙之中未及排除的氧 就会优先与这些活泼金属反应，生成氧化物， 从而促进其他粉末的烧结。大家知道，铜及 其合金容易浸润各种金属及其合金或化合物， 同样也容易浸润在烧结过程中所形成的活泼 金属的氧化物，活泼金属的氧化物对于胎体 的整体性能不仅无害，而且这些细小的氧化 物颗粒还可在胎体中起到弥散强化的作用。 其化学反应式为：
事实上胎体中的其他粉末由于已经存放了某些时间以及环境的影响其表面一点也不被氧化和在表面上一点吸附气体也没有是不可能的所添加的活泼金属除了有一部分与空隙中的氧发生反应外还有一部分将与粉末表面的这些氧化物或所吸附的气体发生反应其反应这些置换反应均为放热反应对于表面活化了的粘结金属以及中间相的烧结无疑是具有重要作用的
第三节 孕镶钻头
第三节 孕镶钻头
孕镶钻头是将金刚石与胎体粉末拌 合在一起所制成的钻头(图6-6)，胎体将 金刚石全部包镶在里面，在钻头工作时， 金刚石随胎体的磨损以接力的形式不断 出露、工作、脱落、再出露。这种钻头 是为弥补大颗粒天然金刚石稀缺和昂贵 的不足而出现的。实践证明，孕镶金刚 石钻头具有优异的钻进性能和耐用性能。
.mm
• 石墨的线膨胀系数： 石 5.4 106 / C
• 钢体的线膨胀系数: 钢 15106 / C
中频炉
前已述及，对于孕镶钻头，其金刚石将随着
工作层胎体的磨损而逐渐出露，形成切削刃，胎 体工作面表层上切削刃的数量和出刃高度与金刚 石的浓度、粒度、品级以及胎体的耐磨性、对金 刚石的粘结性能密切相关。由于孕镶于胎体中的 金刚石是随机而又相对均匀地分布着，每粒金刚 石都经过初磨→初露→出刃工作→碎裂或脱落的 全过程。整个钻头胎体中的金刚石是以接力的形 式而进行工作的，如图6-7所示。与表镶钻头相比， 孕镶钻头对胎体性能有更复杂的要求。
石英砂岩金刚石钻进钻头的选择
【其 他】穆克恒(中国建筑材料工业地质勘查中心河南总队，河南 信阳 464000)摘要：本文介绍了在石英砂岩地层金刚石钻进钻头结构选择的一些原则，仅供业内同行借鉴和参考。
关键词：石英砂岩；金刚石钻进；钻头选择中图分类号：P619.233;P634.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9386(2008)03-0062-02石英砂岩矿作为玻璃生产原料、水泥生产配料，是建材非金属矿主要矿种。
在勘查钻探施工中，也是一种难以对付的“打滑”地层。
特别是在小口径金刚石钻进中，金刚石钻头的选型是非常重要的，直接影响到钻进效率、钻探成本的高低。
1 石英砂岩地层的特性(1)石英砂岩地层岩石性质。
石英砂岩地层呈灰白—白色中厚层状，中细粒及细中粒，粒径在0.1～0.2mm；石英含量占95%以上，硅质岩石碎屑占3%左右，有微量的长石、锆石、电气石、绿帘石、白钛矿等。
胶结物多为硅质胶结，有少量的铁质及云母成分。
矿石呈块状，质地坚硬、致密，断口呈参差状，研磨性较弱。
厚度一般在20～30m。
(2)石英砂岩地层特点。
在石英砂岩钻进中，由于钻头结构不适应等原因，常出现“打滑”的情况，表现在力学性质方面其主要特点是：硬度高、研磨性弱、颗粒间的结合理论强度大。
在钻进石英砂岩时，带有细粒岩粉的冲洗液对钻头胎体主要产生冲蚀作用，致使金刚石磨钝后而不能自锐，出现“打滑”现象。
(3)石英砂岩地层钻孔设计的特点。
施工的多个石英砂岩矿区，矿体规模都不大，矿层厚度在100m以内，有的甚至只有几米。
因此其钻孔结构简单、孔深浅、倾角直立。
但是，施工难度较大，钻进效率低，钻探成本高。
2 金刚石钻头结构选择原则(1)金刚石的品级。
金刚石品级选择原则是：岩石愈硬，选用品级较高的金刚石。
高品级人造金刚石具有晶形好，单粒抗压强度高，热稳定性好等特点，钻进坚硬岩石具有特别明显的优点。
由于石英砂岩具有硬度高、研磨性弱、颗粒间的结合理论强度大等力学性质，我们选择了JR4型人造金刚石。
金刚石钻头选用原则
金刚石钻头硬度选用原则金刚石钻头的质量和金刚石材质有很大的关系，金刚石硬度，决定金刚石钻头硬度。
金刚石钻头的种类有很多种分法，如天然的、人造的；单管的、双管的；绳索取芯的、定向钻进的；取芯的、全面钻进的；矿山的、油井的。
根据钻进和碎岩特点，可分为表镶金刚石钻头、孕镶金刚石钻头和聚晶烧结体钻头。
不同类型的金刚石钻头使用的地方不一样，对金刚石钻头硬度的需求也不一样。
1表镶金刚石钻头英文：surface set diamond bit释文：金刚石钻头的一种。
钢质的圆筒状钻头体,上部车有丝扣,下部烧结有钻头胎体,金刚石的颗粒是包镶在钻头胎体的表面上。
胎体的外径略大于钢体直径、内径略小于钢体内径,内外侧和底部都有可以过水的沟槽,在钻进时流过冲洗液带走岩粉和冷却钻头。
表镶金刚石钻头都是包镶的天然金刚石,故价格昂贵,因而只用在一些特殊难钻进的硬地层。
石油钻井用表镶金刚石钻头较多。
2孕镶金刚石钻头英文：impregnated diamond bit释文：金刚石钻头的一种。
钻头胎体里均匀包镶着金刚石颗粒的钻头。
钻进时胎体磨损,金刚石不断出露克取岩石,可以一直将胎体全部磨完,都有新出露的金刚石进行工作,类似于砂轮磨削金属材料。
胎体有一定高度,外径略大于钻头体外径、内径也略小于钻头体内径,胎体的外侧面、内侧面和底面均有水槽,以便通过冲洗液排除岩粉和冷却钻头。
大多数的孕镶金刚石钻头是使用的人造金刚石,称为人造孕镶金刚石钻头。
人造金刚石比天然金刚石价格便宜很多,也能较广泛地用在硬地层中钻进。
3电镀金刚石钻头英文：electro～plated diamond bit释文：又称铸造金刚石钻头。
中国独有的利用电镀原理而制成的金刚石钻头。
金刚石的胎体是在电镀槽里被一层一层镀覆在钻头体上,电镀覆盖电解金属的同时,撒布金刚石颗,金刚石就被包裹在电镀金属层里。
长时间的反复补砂和镀覆就形成了钻头的工作层。
电镀时钻头钢体也采用塑料模具定型,使镀层沿钻头轴线方向增长,并保证胎体的内外径尺寸和小槽等。
钻头分析及选型
・ ６ ７・
钻 头分析及选 型
朱 红 增
摘
（ 新疆煤田地质局一五 六勘探队 ， 新疆 乌鲁木 齐 ８ ３ ０ ０ ０ ９ ） 要： 本文就在煤 田地质钻探过程 中常用的金刚石钻头、 牙轮钻头、 Ｐ ＤＣ钻 头的工作原理 ， 组成结构 ， 破岩机理 ， 选用原则等做 一些
简 单 的介 绍 。 关键 词 ： 金 刚石 ； 牙轮 ； 复 合 片钻 头
金属落物。 １ ． ２ ３先用小钻压、 低转速磨合 Ｓ 后用合适钻压和高转速钻进。 性。 ３ ２ Ｐ Ｄ Ｃ钻头破 岩机理 。切削 切磁碎岩石。软的塑隆 １ ． ２ ． ４采用低 ０ — ５ ０ ｋ Ｎ ） 、削类 似车刀切削金属的过程。硬的 ２牙轮钻头 牙轮钻头在无岩芯钻进中使用的范围越来越广， 在井底破岩中起着 压碎及小剪切—大剪切。 ３ ３优缺点 。 缺点 彀 ｊ 差＇ ３ ５ ０ ℃以上加速磨损。 抗７ 牛 击能ｌ 力 较差。 主导作用牙 轮钻头由钻头体 、 牙抓 掌） 及牙轮轴 、 牙轮及牙齿、 轴承、 储 优 ： （ １ 煅高的硬度嗣 的９ — １ ４ 倍颁质合金的 ３ ～ ５ 倍 高的抗压强度 油润滑密封系统、 喷嘴等部分组成（ 见图 １ ） 。 ￣ ４ 倍 ④良好的自 锐ｆ 生 化钨基体比聚晶层磨损速度快 （ ４ ） 抗冲 ２ ． １牙轮。 单锥牙轮 主锥 ＋背锥搬弛层。 复锥牙轮 主锥 ＋副锥 ＋背 闭 的３ 击韧 眭比天然金刚石好， 比硬质合金差。聚晶层经受冲击 载荷作用易碎 锥 软到中硬。 锋锐边刃， ｛ 艮 容易碎裂 对温度较 ２ ２牙齿。锣 Ｅ 齿一 在牙轮锥面 Ｅ 巨 重 先 出’ ｛ 契 形硬 仨 金 镶齿 一 镶装 裂。尤其是新复合片刚开始接 触岩石， 敏感。３ ５ ０ ￣ Ｃ 左右磨 损速度显著加快 ０ ０℃左 强度失效。 在牙轮锥面上有 多种齿形适应不同地层。 ３ ４工作音 ０ 西 。 （ Ｄ内夕 卜 钼 币 ０ ｊ 靛 夕 Ｈ 往 较长， 亍 齿多磨 损 ２ ３喷嘴。 钻井液流出钻头射向井底的流道。 高压钻井液流经喷嘴后 均匀适合中硬均质地层况 图 ２ ） 。②钻头表面积较小， 清洗效果 ｌ 子 ； 载荷分 产生高速流动的水射流清 除井底岩屑 狙 岩石。 三牙轮钻头—般安 白云岩等较硬地层况 图 ３ ） 。 ③侧向推力指向钻 装 ３个喷嘴， 直径—般为 ７ － １ ３ ａ ｒ ｍ。用卡簧固定在水眼内， 并用 Ｏ形圈密 布较均匀用 于钻石灰岩、 头中心 俐 于防斜． 夕 面积大 布齿多刑 于提高寿命。用于软地层（ 见 封。 ） 。 ＠冠 嫩 目较平缓戴荷分布键昀匀。 外侧采用圆弧， 布齿面积较 ２ ４牙轮钻头在井底的工作原理。 公转： 牙轮随钻头一起旋转。自转： 图４ 周 ５ ） 。 习 啮 绕 矛轮轴线作逆时针方向旋转称 自 转。 滑动： 牙轮齿相对于井底的滑 大。用于硬地 见 ４ Ｐ Ｄ Ｃ钻头的选用原则 移危 括径向ｃ 轴向） 和切向 （ 周向 恸。 ４ ． １ Ｐ Ｄ Ｃ钻头适用于软到中硬的均质地层， 特别适用于泥页岩地层。 ２ ５牙轮钻头的破岩作用。ａ 纵向振动产生的冲击力和静压力 古 ＿ 压） 不适合钻软硬交错地层和砾石层。 起使牙齿对地层产生７ 申 击、 压碎作用形成体积破碎坑。 ｈ 牙轮牙齿的径 ４ ２与牙轮钻头相ｔ ＆ Ｐ Ｄ Ｃ钻头宜采月 孙 压、 高转速钻进。 向滑动和切向滑动对井底地层产生 ４ ３钻头下井前 底要清洁 金属落物。新钻头钻进时先 用小钻压 剪切作用捌 碎齿间岩石。ｃ ． 高速射流 和低转速磨合井底。 对井底岩石产生冲蚀作用， 辅助破碎
金刚石钻进
金刚石钻进第一节合理选择金刚石钻头金刚石钻头是目前最锐利的钻岩工具，从理论上讲它应该可以顺利地钻进各类地层，但在实践中往往出现一些反常现象：如在某些地层中，钻头金刚石耗量很大而钻头进尺很少；在另一些地层中，钻头的钻速很低，甚至出现钻头"打滑"不进尺的情况；有时某种钻头在一个矿区钻效很高，而在另一个矿区却效果很差。
这些现象归结起来说明一个问题，金刚石钻进中所选用的钻头必须和所钻的岩性相适应，这是提高金刚石钻进技术经济指标的关键环节之一。
尤其是孕镶金刚石钻头的结构参数较为复杂，选择时应根据所钻岩层性质综合考虑到金刚石品级、胎体性能（保证钻头自锐）、唇面形状、内外径补强和水路设计等因素。
金刚石钻进规程参数:评定金刚石钻进规程的主要依据是钻速、钻头总进尺和单位进尺的金刚石耗量三个指标。
图5-7 钻压对钻速和金刚石耗量的影响1. 钻压钻压与钻速和金刚石耗量的关系曲线如图5-7所示，可分为三个区：Ⅰ区为表面研磨破碎，钻速极低；Ⅱ区为疲劳破碎，依靠多次重复使裂纹扩展才能破碎岩石；Ⅲ区为体积破碎区，钻速随钻压增长很快，但单位进尺的金刚石耗量也增长很快。
图中显示，过大的钻压将使金刚石耗量急剧增大，并导致钻速有所下降，因此建议取钻压值在图中的最优区内。
1.1 表镶金刚石钻头的钻压PP=Gp (dN) （5-19）式中： G--钻头上的金刚石粒数；p--单粒金刚石上允许的压力，dN/粒。
细粒金刚石：p≈1.0～1.5dN/粒；中粒金刚石：p≈1.5～2.0dN/粒；粗粒金刚石：p≈2.0～3.0dN/粒；特优质级金刚石：p≈5.0dN/粒；1.2 孕镶金刚石钻头的钻压WW=Fq (dN) （5-20）式中： F--钻头实际工作唇面面积，cm2；q--单位底唇面面积上允许的压力，dN/cm2。
中硬岩石：q≈40～50 dN/cm2；坚硬岩石或金刚石质量高者：q≈60～70 dN/cm2。
表5--3列出了不同类型金刚石钻头推荐采用的钻压值，可供选择时参考。
石油钻井金刚石钻头选型及正确应用
8石油钻井金刚石钻头选型及正确应用付晓平 四川川庆石油钻采科技有限公司【摘 要】在石油钻井生产阶段钻头是重要应用工具，基于钻头合理选取与高效化应用，能有效提升机械钻速，可以有效调控钻井施工成本，适应油气田钻井施工要求。
当前要注重做好石油钻井金刚钻头应用研究，全面提升金刚石在钻井施工中的应用效率，便于实现钻井钻探施工目标。
【关键词】石油钻井；金刚石钻头；选型；应用针对石油钻井金刚石钻头合理选型，基于石油钻探施工基本要求，要注重规范化选取有效的金刚石钻头，能全面优化石油钻井施工效率，适应油气田开发要求。
针对不同的钻井任务，要注重对金刚石钻头合理选型，促使钻头基本性能可以有效满足地层钻井施工操作要求。
一、金刚石钻头相关概述石油钻井应用金刚石钻头，是在钻头表层镶嵌金刚石，主要是呈现辐射状、螺旋状排列分布。
全面研究与深入开发人造金刚石材料，在钻头加工制造中有效应用实践，确保其能满足预期硬度标准。
基于金刚石良好的硬度数据，有助于全面提升钻井施工效率，能对硬度较高的地层深入钻探，获取良好深度的钻井进尺，确保钻井施工活动有序进行。
近年来金刚石钻头制造技术工艺全面优化，在石油钻井施工中开始全面应用诸多高效、耐用的金刚石钻头。
由于钻井条件存有诸多差异性，当前实践生产中要选取不同类型金刚石钻头。
通过多层次分析方法应用，能做好金刚石钻头选型，适应石油钻井施工操作技术要求。
例如PDC钻头是人造聚晶金刚石钻头，其锋利、耐磨性能突出，在高钻速、低钻压状态中能稳定应用，有助于全面降低钻井施工成本支出，适应施工现场操作要求。
二、石油钻井金刚石钻头选型与应用1.金刚石钻头选型基本依据在石油钻井施工阶段，要注重对金刚石钻头合理选型，全面提升石油钻井应用效率。
相关部门要注重做好金刚石钻头应用研究，全面提升金刚石钻头应用强度，促使其满足复杂状态下钻进施工基本要求。
在施工过程中为了能选取最合适的金刚石钻头，促使其适应石油钻探施工基本技术要求，要注重对邻井地质结构基本类型合理分析，基于岩石力学性能参数要求，选取最合理的金刚石钻头类型。
钻进工具 - 金刚石钻头
钻头水力结构 切削齿的大小和
特点
切削齿的密度
1-9，R、X、 O
1-9，0
R-放射式流道
X-分流式流道
O-其他形式流 道
切削齿的大小和 切削齿的密度
0为孕镶式钻头
三、金刚石钻头和刮刀钻头
7、金刚石钻头的使用
井底要求清洁 避免划眼 钻井参数和选择 钻压：均匀施钻压 转速；尽可能高些 排量：满足携岩要求
三、金刚石钻头和刮刀钻头
5、金刚石钻头的特点
（1）一体性，适应于高钻速和定向井钻井 （2）使用正确时，耐磨寿命长，适用于深井和研磨性地层 （3）高温情况下，不会出现轴承密封失效 （4）适用于小井眼钻井 （5）设计制造灵活 （6）PDC钻头是切削钻头，有着自锐特点 （7）受热稳定性限制 （8）抗冲击载荷性能差 （9）价格昂贵
由表面水槽分散冷却 PDC钻头，钻井液从水眼流出，经分流元件分散到钻
头各处，水眼位置和数量由钻头结构而定。 （4）保径部分，有拉槽式、平镶式和组合式
三、金刚石钻头和刮刀钻头
1、金刚石钻头的总体结构
（5）金刚石钻头的切削刃 天然金刚石（最硬、抗压强度最大，抗磨损能力最高）。 弱点：脆性大，热稳定性差 0.5粒/克拉-15粒/克拉 卡邦(Carnon)、伯尔兹(Boarz)、巴拉斯(Ballas）、刚果金刚石 PDC（钴粘合、与碳化钨结合） 特点：抗磨性和强度，要高于天然金刚石，但是抗冲击的能力差 TSP（滤钴粘合）巴拉斯钻头 特点：耐磨性高于PDC钻头，抗冲击能力强
屑 槽
槽、排屑槽）、保径刃和切削刃等部分 钢体
组成。
三、金刚石钻头和刮刀钻头
1、金刚石钻头的总体结构
（1）钻头体,钢制材料，连接钻柱
冠部
胎体
钻头选型
一、PDC钻头命名：1、M1963钻头各字母和数字的意思？M：胎体PDC钻头（MS：刚体PDC钻头）19：切削齿尺寸，￠19mm（13--￠13mm，08--￠8mm）6：刀翼数3：冠部形状，变化范围1~9，1---冠部抛物线最长；9---冠部抛物线最短2、FS2663的含义？FS：刚体（FM：胎体）2：2000系列6：6刀翼（5：5刀翼）6：复合片尺寸，6/8″--19mm（2：8mm；4：13mm，8：25.4mm）3：布齿密度和位置。
3．G535的含义？G：金系列5：复合片尺寸：19mm（4：1/2″--13mm）3：冠部形状：1---9：尖---平5：布齿密度。
二、PDC钻头选择原则1、钻头冠部形状确定原则不同冠形PDC钻头的攻击性依次为：长抛物线型>中等抛物线型>短抛物线型；按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型如下：按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型：岩石硬度抗压强度(psi) 冠部形状很低硬度0-8000 长抛物线中等硬度8000-16000 中等抛物线高硬度16000-32000 短抛物线•针对软硬交错地层，采用多种抗回旋设计2、切削齿尺寸选择原则：岩石硬度抗压强度(psi) 切屑齿尺寸很低硬度0-8000 19-24mm中等硬度8000-16000 16-19mm高硬度16000-32000 13-16mm极高硬度32000-50000 8-13mm（超强齿）3、布齿密度原则岩石硬度抗压强度(psi) 布齿密度很低硬度0-8000 低布齿密度中等硬度8000-16000 中等布齿密度高硬度16000-32000 高布齿密度极高硬度32000-50000 高布齿密度(超强齿)三、地层硬度分级牙轮钻头机械钻速（h/m）地层硬度岩石类型抗压强度（Mpa）111/124 15~30 很软粘土、粉砂岩、砂岩〈25116/137、437 9~15 软粘土岩、泥灰岩、砂岩25~50126/139517/537 4.5~9 中软粘土岩、褐煤、砂岩、粉砂岩，凝灰岩50~75211/217517/537 2.5~6 中等泥岩、灰岩、硬石膏砂岩（钙质）75~100211/236537/617 1.5~2.5 中硬灰岩、硬石膏砂岩（钙质）100~200311/347627/637 1~1.5 硬泥岩（钙质）、砂岩（质）粉砂岩100~200637、737、837 1 极硬石英石、火成岩〉200岩石的可钻性在岩土钻掘工程设计与实践中，人们常常希望能事先知道所施工岩石的破碎难易程度，以便正确选择合理的钻（掘）进方法、钻（钎）头的结构及工艺规程参数，制定出切合实际的岩土钻掘工程生产定额。
第二节金刚石鉆进技术参数的选择
第二節金剛石鉆進技術參數的選擇金剛石鉆進技術參數包括鉆壓、轉速和泵量。
影響金剛石鉆進技術參數的因素很多，諸如巖石的物理力學性質、鉆頭類型和結構參數、鉆孔直徑、孔身結構和深度、鉆探設備的性能和功率、沖洗被類型、以及各種參數之間的合理配合等等。
選擇金剛石鉆進技術參數時，要根據具體條件，對上述因素進行綜合分析，采取相應對策，才能獲得最佳鉆進技術經濟指標。
當前，作為切削材料，已經不限於天然金剛石和人造金剛石單品，以及由其制成的表、孕鑲鉆頭。
聚晶、復合片、燒結體等作為切削具制成的鉆頭，已在軟、中、硬的巖層中推廣使用。
後者與前者在碎巖機理方面存在明顯差異，因此，不能簡單地認為，金剛石鉆進，就是低鉆壓、高轉速的工藝過程。
評價金剛石鉆進技術參數是否合理的主要標誌是z鉆速、鉆頭進尺和單位進尺切削具的消耗量。
使每米鉆頭的費用達到最佳值時，表明所選擇的鉆進技術參數是比較合理的。
一、鉆壓切削具在軸向載荷的作用下，施力於巖石。
由於切削具的形狀、尺寸不同，產生的應力區亦不同。
僅就應力區而言，吃入深度、破碎區和壓力成正比。
但壓力過大，將產生鉆柱彎曲、鉆頭損壞。
甚至因扭矩過大，造成鉆桿脫扣、扭斷、饒鉆、或胎體脫落等孔內事故，或助長鉆孔偏斜等等，對鉆進都是極其不利的。
(一)鉆壓的確定具體確定鉆壓值時，可根據巖石的壓入硬度、抗壓強度和金剛石的抗壓強度，同時也應考慮到鉆速、鉆頭類型和鉆頭結構等因素。
1、根據巖石壓入硬度確定鉆壓作用於鉆頭上的鉆壓，應使每粒工作金剛石與巖石接觸應力大於巖石的抗壓入硬度。
其關系式為；Py／mF≧6c （10-1)式中：Py一一臨界鉆壓(N);F一一單粒金剛石與巖石接觸面積(mm)，見表10-7，m一一工作金剛石粒數，6c一一巖石壓人硬度(Pa)ι2、根據金剛石的強度確定鉆壓作用於鉆頭上的鉆壓，應使每粒工作金剛石的接觸壓力小於金剛石的強度，其關系式為tPy/mF≦6D (10-2)式中I 6D一一金剛石的抗壓強度(P時，見表10-8。
金刚石钻头的保径简介
文章来源：金刚石钻头
金刚石钻头钻进刀头剖视图
文章来源：金刚石钻头
二、金刚石钻头主要保径分类
在地质钻探中，常使用的钻头只要有三类，它们的保径方 式也不相同。
1，是使用最广的金钻钻头厂的电镀金刚石钻头，这将其埋
嵌在钻头胎体的内外保径层内，金刚石的支撑使内外径的
磨耗比大大增加，从而达到保径的目的。
文章来源：金刚石钻头
电镀金刚石钻头
二、金刚石钻头主要保径分类
2，是金钻金刚石复合片钻头保径，这类钻头的保径通过
在钻头齿端和刚体面焊接高质量的合金条，由于合金条的
硬度比刚体高，刚体消耗达到合金条外径时，由于合金条
热压烧结金刚石钻头
三、总结
在地质勘探方面，还有极少数钻头有其自身独特的保 径方式，比如整体烧结钻头的整体保径和石油勘探钻头的
复合片保径等。无论保径方式如何，它们的目的只有一个，
就是钻进过程中通过较少内外径的消耗达到保径的目的，
这才能最大程度的保护钻具的磨损，较少钻探的成本。
本文来源于：
第四讲：金刚石钻头的保径简介
课件时间：2016年01月10日
主要内容
金刚石钻头钻进过程 金刚石钻头主要保径分类 总结
一、金刚石钻头钻进过程
金刚石钻头在地质钻探过程中，随着钻进总量的增加，金刚石钻头的磨 损量也在逐渐增加，主要体现在钻头的端面工作层面和钻头胎体的内外径。如 果钻头没有保径，那么随着钻头的使用，钻头的工作面减少的同时，内外径也 将磨损。外径的磨损导致钻头外径减小，当达到外径和钻具的外径相当时，孔 壁将和钻具产生摩擦，只是钻具受损严重。内径的磨损则导致钻头内径的增大， 钻取的岩心外径增大，当达到和岩心钻具的内径相当时，岩心进入管内容易导 致卡管现象，致使钻进无法继续进行。
金刚石钻头与钻头推选PPT资料
把金刚石颗粒只镶在胎体表面上层。
颗粒大小：0.5~1.5粒/克拉，出刃高度：1/3~1/4，棱角不宜尖锐， 以免钻进中崩裂。
把金刚石颗粒均匀分布在钻头工作面胎体金属层的一定厚度层 内，随胎体磨损，金刚石颗粒不断露出而不断磨削岩石，并不 断自锐，不断磨损，直到金刚石磨完为止。
颗粒粒度：20~200粒/克拉，棱角越大越好，孕镶层厚度： 2~12mm。
金刚石螺纹连接钻具，下部与胎体烧结在一起。刚体有一体式的，也有由 两部分构成的，即上部为合金钢车有螺纹，下部为低碳钢连接胎体。钢体上下两部分 以螺纹连接在一起然后焊死。
(2)
胎体是镶嵌金刚石颗粒的基体，是由一定粒度的硬质合金粉加上适当的易熔金 属作粘合剂，压制烧结而成。
胎体形状即工作剖面，主要是指工作面的几何形状和工作面积的大小，是根据适用不 同岩性而设计的。
双锥阶梯形剖面 软到中硬地层
双锥形剖面 较硬地层
“B”型剖面 硬地层
带波纹的“B”型剖面 坚硬地层
(3)
金刚石钻头的切削刃根据金刚石颗粒镶装在胎体上的形式有表镶式、孕镶式 和表孕镶式三种。
表镶式 孕镶式 表孕镶式
特点：能减少泥包和与泥包相关的钻井问题。
适用范围：转盘钻井的直井和定向钻井，钻进粘性极高的泥页岩层。
有一个带锥度的冠部，冠顶相当圆顿。可以使钻头外侧布置更多数量的 切削齿。
浅锥形
特点：钻头的磨损更为平衡。