金刚石钻头分类
钻进工具 - 金刚石钻头
（3)水力结构和切削刃的分布 刮刀式、单齿式、组合式 刮刀式：将切削齿沿着从钻头中心附近到保径部位的直线 布置在胎体刮刀上，在适当的位置布置水眼。 整体度高、抗冲击能力强、易于清洗和冷却、排泄好、抗 泥包能力强。适合粘性和软地层
三、金刚石钻头和刮刀钻头
3、PDC钻头的结构
（3)水力结构和切削刃的分布 单齿式：将切削刃单个布置在钻头工作面上，适当位置布 置水眼，钻井液流出，切削刃受到清洗和冷却。 布齿区域大、布齿密度高，可提高钻头使用寿命，水力控 制能力低。 组合式：直线刮刀和单齿相结合的方式，适当位置布置水 眼。具有较好的清洗、冷却和排屑能力，布齿密度高。中 硬地层。
硬地层
软地层
坚硬地层
三、金刚石钻头和刮刀钻头
3、PDC钻头的结构
(1) 胎体PDC钻头与钢体PDC钻头 胎体PDC钻头：碳化钨烧制而成，在窝槽上焊接复合片
钢体PDC钻头：与钻头体一致，复合片焊接在切削齿上，再 将切削齿镶嵌在钻头体上
三、金刚石钻头和刮刀钻头
3、PDC钻头的结构
(1) 胎体PDC钻头与钢体PDC钻头
三、金刚石钻头和刮刀钻头
2、天然金刚石钻头和TSP钻头的结构
（2）水力结构（水孔-水槽式）
三、金刚石钻头和刮刀钻头
2、天然金刚石钻头和TSP钻头的结构
（3）金刚石的粒度和排列方式
切入地层深度：软 1/10,硬1/100 最大出刀不超过1/3
粒度： 软-中软 0.5-2粒/克拉 中硬 3-6粒/克拉 硬地层 12粒/克拉 坚硬 小于 12粒/克拉
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
金刚石钻头的保径简介
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。
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如何做好铁路混凝土抽芯钻探工程
的硬度高，是内外径的单位消耗减少，从而达到保径目的。
金刚石复合片钻头
二、金刚石钻头主要保径分类
3，是金钻热压烧结金刚石钻头保径，这类钻头是通过热 压烧结的方式，将金刚石孕镶在钻头胎体内部形成胎体， 这类钻头的保径的方式是在烧结过程中，将一定数量的金 刚石聚晶同时埋镶在胎体内部，而且对摆放的位置要求比 较高，耐磨度高的金刚石聚晶能非常有效地保护钻头在钻 进过程中缩径的问题。
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
第二节 金刚石钻头和扩孔器
三、金刚石钻头碎岩机理
（一）、孕镶金刚石钻头
孕镶金刚石钻头的孔底碎岩过程不同于表镶钻头。因为它用的金刚 石颗粒小，且埋藏于胎体之中，孕镶钻头必须在钻进规程中保持自磨出 刃的性能（称为"自锐"），才能维持钻速恒定而不衰减。 总体来说，孕镶钻头的实际碎岩机理类似于砂轮磨削工件，即以唇 面上多而小的硬质点（金刚石）对加工件（孔底岩石）进行刻划、磨削， 并随着硬质点的逐渐磨损和消失及粘结胎体的不断磨耗，新的硬质点又 裸露出来参加工作。当然，如果唇面金刚石出露较好时，也不排除在磨 削的同时存在着孔底的微剪切和微压碎作用。实际上，砂轮在高速磨削 工作中，自身也被磨耗，由于它的"自锐"作用而常处于锐利状态。
第一节 钻探用金刚石
（一）、天然金刚石
2、非晶质金刚石。 主要有黑色金刚石，产于巴西，颜色为黑色或暗灰色，天然形 状为圆形，呈聚晶结构，硬度、强度、韧性和耐磨性超过所有天然 金刚石，最早用于钻探，后来因稀少而被包尔兹取代。 3、介于结晶与非结晶的金刚石 主要有巴拉斯，多产于巴西和非洲，属于金刚石的变种。颜色 有透明到暗褐色，多呈柱状或圆球状。表面硬度高，主要用于工业。
金刚石钻头
六中队:杜春生
金刚石是目前发现最硬的材 料，广泛应用于工业、国防、科学 研究等。金刚石钻进是目前钻探工 艺中一种比较先进的钻进方法，由 于这种方法的钻进效率比较高，钻 孔质量好，施工劳动强度比较轻， 钻探成本比较低，因此得到了越来 越广泛的应用。最初，金刚石钻进 主要应用于硬岩和坚硬岩石；近年 来由于金刚石烧结体和复合片的研 制成功，并广泛应用，金刚石钻进 的应用越来越广泛,地质钻探用金 刚石约占世界工业金刚石用量的五 分之一。
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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。
石油钻井设备与工具-王镇全第四节聚晶金刚石钻头
①聚晶金刚石复合片 结构：
复合片为圆片状，金刚石层厚度一般小于3 mm， 切削岩石时作为工作层，碳化钨基体对聚晶金刚石薄 层起支撑作用。 特点：
A、金刚石和硬质合金两种材料的有机结合，使 PDC既具有金刚石的硬度和耐磨性，又具有硬质合金材 料的强度和抗冲击能力。
聚晶金刚石层
硬质合金
图1 爪型复合片
对于通常采用的圆弧形冠部，其形状可由内锥角和外锥圆 弧半径r两个参数确定（图）。
②冠部形状参数确定方法 冠部内锥角的大小影响钻头的稳定性，内锥角越
小钻头越稳定。随着地层硬度的增加，内锥角逐渐减小、 内锥高度增加，以保持钻头的稳定性。内锥深度与内锥 角有关，按内锥角的大小将内锥深度分为浅锥和深锥两 种，对应关系为：
因而，金刚石钻头的设计、制造和使用中必须避免金刚石材料经受高的 冲击载荷并保证金刚石切削齿的及时冷却 。
5、金刚石切削齿
1）单晶金刚石 种类：天然、人造 特点：颗粒小。
2）聚晶金刚石 聚晶金刚石是将直径约1～100um之间的人造金刚石单
晶微粉，加入一定配比的粘结金属或其他材料在高温高压
下聚合而成的大颗粒的多晶金刚石材料。有PDC和TSP两类。
5 、刀翼数量、形状及位置角
①刀翼数量 对刮刀PDC钻头而言，钻头冠部形状确定后， 刀翼数量决定了切削齿的布齿密度和数量。同 时其位置角影响钻头的整体受力和流道的结构。
地层越硬钻头磨损越严重，需要增加切削齿的 数量，刀翼数量也越多。常规钻头刮刀数范围为 3~9。刮刀数量与地层硬度的对应关系为：
②刀翼形状
③ 装配角
切削齿柱轴线与钻头轴线成一角度，此角称 作装配角。装配角为确定参数，由钻头的冠部形 状和齿径向半径决定。
④ 位置角
金刚石钻头分类及应用方法探讨
金刚石钻头分类及应用方法探讨1 绪论金刚石钻头在现代水电施工中使用广泛。
大坝防渗墙的加固，墙体入岩后的基岩灌浆、非灌浆段覆盖层的打孔等水电施工中经常遇到的打孔都需要金刚石钻头钻孔。
在使用金刚石钻头时，尽管在整体上是十分满意的，但还是存在或多或少的疑惑。
作者曾经在福建宁德核电厂、四川乐山毛滩电站、江苏省宜兴市油车水库、西藏旁多电站等主要为帷幕灌浆的工地进行施工，现就了解的金刚石钻头种类及使用进行总结。
2 金刚石的性能及来源金刚石是自然界最坚硬物质，金刚石的主要化学成分是C（碳元素），四周为十分稳定共价键连接的碳元素，常温下极其化学性质极其稳定，不溶于强酸、强碱，但是在高温状态下会变得活跃，甚至还可能成为石墨（基于这一特性，故使用金刚石钻头时，严禁干磨）。
3 金刚石钻头的种类3.1 按照钻头胎体的磨料材质分类金刚石钻头胎体中可以采用的磨料，一般是一下材料中的一种，即人造金刚石单晶、天然金刚石单晶、人造金刚石聚晶体、金刚石复合体。
具体各种钻头制作才俩具体区分如下：1、人造金刚石钻头：采用磨料为人造金刚石单晶；2、天然金刚石钻头：采用磨料为天然金刚石单晶；3、聚晶烧结钻头：采用磨料为金刚石聚晶体；4、复合片钻头：采用磨料为金刚石复合体。
尽管各类金刚石磨料的钻头都有其特定的适应范围，但是，在我公司中采用最为广泛的是人造金刚石（单晶）钻头。
由于使用者的称谓习惯，大家把人造金刚石（单晶）钻头笼统地简称为金刚石钻头。
3.2 按钻头胎体中磨料的镶嵌方式分类通过不同的手段将金刚石磨料镶嵌进胎体，从而制造出不同类型的金刚石钻头，按这种方法分类，一般分为两种类型。
3.2.1 孕镶金刚石钻头孕镶金刚石钻头（以下简称为金刚石钻头）的胎体，是采用粉末冶金的方法，一次烧结成型并粘固在钻头钢体上的。
3.2.2 表镶金刚石钻头表镶金刚石钻头的切削刃具部分也是金刚石单晶体、金刚石聚晶体或是金刚石复合体。
3.2.3 牙轮钻头牙轮钻头就是钻头中镶嵌牙轮的钻头，利用牙轮的相互碾压粉粹位于中间的岩心。
分析金刚石钻头的结构及特点
金刚石钻头的结构及特点长沙清泉钻机有限公司为您详细解析分析金刚石钻头的结构及特点1、总体结构金刚石材料钻头属一体式钻头，整个钻头无活动部件，主要有钻头体，冠部，水力结构（包括水眼或喷嘴、水槽亦称流道，排屑槽），保径、切削刃（齿）五部分金刚石钻头的冠部是钻头切削岩石的工作部分，其表面（工作面）镶装有金刚石材料切削齿，并布置有水力结构，其侧面为保径部分（镶装保径齿）它和钻头体相连，由碳化钨胎体或钢质材料制成。
钻头体是钢质材料体，上部是丝扣和钻柱相连接，其下部与冠部胎体连结在一起（钢质的冠部则与钻头体成为一个整体）。
金刚石材料钻头的水力结构分为两类。
一类用于天然金刚石钻头和TSP钻头，这类钻头的钻井液从中心水孔流出，经钻头表面水槽分散到钻头工作面各处冷却、清洗、润滑切削齿，最后携带岩屑从侧面水槽及排屑槽流入环形空间。
另一类用于PDC钻头，这类钻头的钻井液从水眼中流出，经过各种分流元件分散到钻头工作面各处冷却、清洗、润滑切削齿。
PDC 钻头的水眼位置和数量根据钻头结构而定。
金刚石材料的保径部分在钻进时起到扶正钻头、保证井径不致缩小的作用，采用在钻头侧面镶装金刚石的方法达到保径目的。
2、金刚石材料钻头的切削齿材料金刚石钻头切削齿材料分为天然金刚石和人造金刚石两大类。
金刚石为碳的结晶体，晶体结构为正四面体，碳原子之间以共价键相连，结构非常稳定，典型的品形有立方体、八面体和十二面体等。
金刚石是人类目前所知材料中最硬、抗压强度最强、抗磨损能力最高的材料，因此它是作为钻头切削刃最理想的材料。
但是，金刚石作为钻头切削刃材料也存在较大的弱点。
第一，它的脆性较大，遇到冲击载荷会引起破裂。
第二，它的热稳定性较差，在高温下金刚石燃烧变为二氧化碳和一氧化碳（碳化），在空气中约在455～860℃之间，金刚石就要出现石墨化燃烧；在惰性或还原性气体中不会氧化，但在约1430℃时，金刚石晶体会突然爆裂而变成石墨。
因此金刚石钻头的设计、制造和使用中须避免金刚石材料经受高的冲击载荷并保证金刚石切削齿的及时冷却。
金刚石钻头+标准
金刚石钻头标准
金刚石钻头标准分为两种：mm制和英寸制。
mm制一般以直径单位，如1mm、2mm、3mm等；英寸制一般以目数单位，如20目、30目、40目等。
在选购时需要根据具体使用需求选择合适的尺寸标准。
此外，金刚石钻头已通过ISO9001:2000国际质量管理体系认证、欧盟CE认证以及CCC国家强制性产品认证，这些认证证明了金刚石复合片钻头在质量控制和安全方面达到了国家、行业和国际标准的要求。
总的来说，选择合适的金刚石钻头需要考虑多方面的因素，包括使用需求、尺寸标准、质量认证等。
金刚石钻头基本知识
第一章金刚石钻头基本知识第一节概述金刚石钻头的发展历史金刚石钻头是不同于牙轮钻头的另一类钻井破岩工具，其使用可以追溯到19世纪60年代。
最初人们以天然金刚石为切削元件制作打炮眼和挖掘隧道的工具，后来出现了用于石油钻井的钢体鱼尾式天然金刚石全面钻进钻头和取心钻头。
早期的金刚石钻头是将天然金刚石冷镶在低碳钢上的。
由于天然金刚石来源有限，价格昂贵，加之本身尺寸、性能方面的原因以及当时落后的制造工艺，大大限制了金刚石钻头在石油钻井工业中的应用。
随着粉末冶金技术的发展，出现了采用烧结碳化钨作为钻头体的胎体式金刚石钻头。
这种技术的出现使金刚石钻头的制造水平大大提高。
胎体式金刚石钻头具有耐冲蚀、耐磨损的特点，具有良好的使用性能，其制造工艺也不复杂，因此一经出现就迅速推广开来。
人造聚晶金刚石的研制成功，对金刚石钻头技术的发展起了巨大的推动作用。
人造聚晶金刚石复合片钻头（PDC钻头）的出现一度被称为20世纪80年代钻井工业技术的一大突破，这种新技术对石油钻井业的发展产生了巨大的影响。
现场使用证明，软到中等硬度地层钻井用PDC钻头具有机械钻速高、进尺多、寿命长、工作平稳、井下事故少、井身质量好等优点，并能与井下动力钻具配合用于高速钻井。
合理使用金刚石钻头可以大大缩短建井周期，降低钻井成本，提高钻井经济效益。
金刚石钻头的发展前景经过近二十多年的发展，金刚石钻头已经成为继牙轮钻头之后的又一重要破岩工具。
时至今日，PDC钻头在石油钻头市场所占的份额越来越大，几乎每年以30%的速度侵吞牙轮钻头市场。
随着新的设计理论、设计方法和材料等技术的发展，PDC钻头的适用范围也在不断扩展，以前被认为不适用于PDC钻头的地层现在也广泛使用，比如我国中原油田的文留区块的沙二至沙三地层由于地质情况复杂、夹层多，可钻性差，以前一直被认为是PDC钻头的禁区，在这里钻的井除了取心之外用的都是牙轮钻头。
可是从2000年开始，PDC钻头在这个区块的使用量逐渐增多，效果也很好，而2001年底我公司的一只8 1/2 BK542-4型PDC钻头更在该区块的文－133井创下了1600米（东营组）入井，打到3390米（沙三上）完井，纯钻时间小时，进尺1790米，平均机械钻速米的好指标。
金刚石钻头磨损分级)
• LT - Lost Teeth/Cutters • PN - Plugged Nozzle/Flow
Passage • RO - Ring Out • WO - Washed Out Bit • WT - Worn Teeth/Cutters • FC - Flat Crested Wear • NO - No Dull Characteristic • NR - Not Rerunable • RR - Rerunable
• LN - Lost Nozzle • LT - Lost Teeth/Cutters • NO - No Dull Characteristic • NR - Not Rerunable • PN - Plugged Nozzle/Flow
Passage • RO - Ring Out • RR - Rerunable • WO - Washed Out Bit • WT - Worn Teeth/Cutters
Cutting Structure Dull Characteristics 切削结构的磨损特征 (D)
• BF - Bond Failure • BT - Broken Teeth/Cutters • BU - Balled Up • CR - Cored • CT - Chipped Teeth/Cutters • DL – Cutter Delamination • ER - Erosion • HC - Heat Checking • JD - Junk Damage • LM - Lost Matrix • LN - Lost Nozzle
Reason Pulled (R)---起钻原因
换钻具组合 调整泥浆 到取心深度 井底马达失效 钻水泥塞 钻具失效 钻具测试 井下钻具失效 地层变化 井眼复杂情况 工作时间长 钻具落井 电测作业 泵压变化 机械钻速低 钻机修理 钻到设计井深 扭矩变化
3第三章 金刚石钻头(1)
表镶钻头胎体的主要作用是粘结金刚 石和钢基体，抵抗在钻进过程中压力和冲 击力对于金刚石的损坏和避免金刚石的非 正常脱落；因此要求胎体要有较高的耐磨 性、强度和对金刚石的粘结力。生产表镶 钻头多采用无压浸渍法,无压浸渍胎体以 W2C、WC为主，采用白铜或黄铜浸渍粘 结，具有极高的耐磨性、抗冲蚀性和对金 刚石的把持力。 有时也采用热压法制造。
第二节 表镶钻头
表镶钻头就是将 大颗粒金刚石或聚晶 金刚石烧结体按一定 的规律镶嵌在钻头的 工作表面上，如图所 示。
表镶金刚石在唇部的排列形式视所钻进的地层不 同而异，其中最常用的有放射形、螺旋形和脊形三 种，如图6-3所示。
表镶钻头的唇面形状可以是平底、弧面、外 锥和阶梯等。但随着天然金刚石资源的紧缺和价 格的上涨，除非特殊用途外，一般不再采用天然 金刚石制造表镶钻头。 制造表镶钻头，现在采用较多的是聚晶金刚 石烧结体(简称聚晶)，聚晶系由人造金刚石微粉 在高温高压下聚合而成，可以根据使用要求制造 成各种粒度和形状，在应用中比天然金刚石更方 便、更可靠。但聚晶的硬度及耐磨性不及天然金 刚石，因此，只适宜于中、软地层，其应用具有 一定的局限性。
用无压浸渍法制造扩孔器，由于胎体的形状取 决于骨架粉末装料形态，而且骨架粉末在烧结后的 体积与烧结前基本一致，因此该方法用于制造具有 复杂形态的螺旋型扩孔器极为有利。它既能保证扩 孔器具有较高的精度，而且更重要的是胎体各部分 具有均匀密度，从而保证胎体的良好性能。 由于组成胎体骨架粉末在烧结前后都可不施加 外部压力，因此烧结体可以粘结到任何所需要的位 置并保持原来的定向不借位。由于骨架粉末是以铸 造碳化钨为胎体，因而胎体的耐磨性很高。 无压浸渍法生产螺旋型扩孔器的主要特点是型模 石墨消耗很大，因而经济性差。它的制造工艺较电 镀扩孔器复杂。但由于这类扩孔器能够适应破碎复 杂地层的扩孔，因此在金刚石钻进中得到广泛的应 用。
金刚石钻头破岩机理
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
切削刃 (3) 切削刃 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。 把金刚石颗粒只镶在胎体表面上层。 表镶式 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。 表孕镶式 是在表镶式钻头工作面上薄弱部分的胎体内，孕镶一层金刚石。 破碎效果好，寿命长。
钻头基体
金刚石
接触面积 出露高度 吃入深度
二、 PDC钻头 PDC钻头
聚晶金刚石复合片(Polycrystalline Diamond Compact)钻头，简称PDC钻头。它 是用聚晶金刚石(薄圆片状)做成小型切削块镶装或烧结到钻头体上而形成的。使用 于软到中硬地层。
1. PDC钻头结构
PDC钻头为一整体式钻头，整个钻头没有活动零部件，结构比较简单，大致由 钻头基体、钻头切削齿、喷嘴及排屑槽等几部分组成。
倒角切削齿
通过分散作用在切削 刃上的力，及增加金 刚石与地层的接触面 积，改善PDC层的破 碎强度和研磨强度。
凸圆形切削齿
可以使刚 产生的岩屑失 去平衡，有效 防止泥包钻头 现象。
齿状碳化钨基柱
是在碳化钨 基柱圆周加工出 齿状，增加基柱 与钻头体之间的 紧配合强度，以 防止基柱转动而 脱落。
（3）切削齿的排列方向
标准切削齿 牙嵌式切削齿 环嵌式切削齿
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。
金刚石钻头
（1）钻头基体
PDC钻头可分为钢体PDC钻头和碳化钨胎体PDC钻头。 钢体式PDC钻头的表面不耐冲蚀，规径易于磨小，而胎体式钻头的碳化钨合金耐 冲蚀、耐磨损，允许使用较高的钻头压力降、较高钻井液含砂量，易于进行优化水 力设计，具有较大的设计灵活性，鱼尾形钻头寿命较长。 鱼尾形 PDC钻头基体有四种基本冠部外形： 浅锥形 短抛物线形 抛物线形
翼片很长，增加了复合片出刃高度，增加了钻头冠部与地层之间的间隙， 使岩屑易于排向环形空间不致于粘附于钻头体，有利于射流的清洗。
鱼尾形
特点： 特点：能减少泥包和与泥包相关的钻井问题。 适用范围： 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。
PDC钻头设计中用负前角、侧偏角和切削齿出露高度来 规定切削齿的排列方向。 负前角又称后倾角，它是指复合片层面与岩石工作面垂线 负前角又称后倾角 之间的夹角。 采用适当的负前角，可以大大改善切削齿的抗冲击性。一 般负前角取值范围为0 ° ~25 ° 。 软地层：取0或较小负前角值； 硬地层，负前角应较大，以保证有效切削，并防止冲击载 荷引起切削齿的损坏。 侧偏角是指切削齿面与钻头径向平面之间的夹角，有侧偏角的钻头比无侧偏 侧偏角 角的钻头钻进性能好，钻速快，并可以改善钻头的清洗和岩屑的及时排除；减少 岩屑粘附切削齿的机会。实验表明，侧偏角为-15°时粘附机会最小。 切削齿的出露高度与所钻岩性有关，可分为全出露和部分出露两种。 切削齿的出露高度 全部出露：适于钻软地层； 部分出露：使于钻硬地层，可以提高切削齿刚度，有利于延长PDC钻头的寿命。
第五节
金刚石钻头及其破岩原理
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。
金刚石钻头分类及使用
金刚石钻头分类及使用金刚石钻头是一种非常有用的工具，可以用于各种不同类型的材料的加工和处理，包括硬质材料。
由于金刚石十分坚硬，并且能够耐受高温和压力，因此它是一种非常强大和有用的钻头。
在这篇文章中，我们将探讨金刚石钻头的分类和使用。
1. 金刚石钻头的分类金刚石钻头有很多不同的类型，每种类型都适用于不同材料和任务。
以下是一些常见的金刚石钻头类型：(1) 金刚石中空钻头这种钻头的中心部分是空心的，可以用于钻孔和泥浆循环。
它适用于钻探石油、天然气和纯净水等领域。
(2) 钎头式金刚石钻头这种钻头看起来像一把锤子，其结构是由零件组成的。
钻头的外层是钻石，内部支撑杆和水的循环系统。
这种钻头适用于地下勘探和巨型土建项目。
(3) 金刚石螺丝钻头这种钻头是由许多钻石和钻头组成的，并且有一个螺旋形的切割方式。
它可以钻遍许多不同种类的岩石，包括花岗岩和大理石。
(4) 手持式金刚石钻头这种钻头通常是用手持钻机或钻头座等电动工具进行使用。
它可以用于一些个人DIY工作，例如在家里进行墙上插钩等。
2. 金刚石钻头的使用接下来，我们将为您介绍金刚石钻头的使用方法。
首先，你需要了解材料的类型和密度。
钻头的不同类型适用于不同的材料，具有不同的使用范围。
在使用金刚石钻头时，需要特别注意钻头是否适用于你要钻的材料。
其次，钻头的切割速度应该通过调整钻机的速度来控制。
太低的速度会使钻头失去作用，太高的速度则会导致加工过程中出现不必要的摩擦和磨损。
再次，钻头应该在有冷却水的情况下使用。
金刚石钻头适合进行湿式切割，因此需要足够的冷却水进行冷却。
如果没有足够的水来冷却金刚石切削表面，钻头表面的金刚石可能会因过热而脱落。
最后，在使用过程中需要注意安全问题。
钻机应该放在一个平稳的表面上，操作时注意穿工作手套和护目镜等防护装备，以免被分离的金刚石颗粒损伤眼睛和手部。
总之，金刚石钻头是一种很实用的工具，可以用于将不同类型的材料加工和处理。
在使用时，需要认真了解钻头的类型和使用方法，严格按照要求使用。
第1章 金刚石钻头基本知识汇总
第一章金刚石钻头基本知识第一节概述1.1金刚石钻头的发展历史金刚石钻头是不同于牙轮钻头的另一类钻井破岩工具，其使用可以追溯到19世纪60年代。
最初人们以天然金刚石为切削元件制作打炮眼和挖掘隧道的工具，后来出现了用于石油钻井的钢体鱼尾式天然金刚石全面钻进钻头和取心钻头。
早期的金刚石钻头是将天然金刚石冷镶在低碳钢上的。
由于天然金刚石来源有限，价格昂贵，加之本身尺寸、性能方面的原因以及当时落后的制造工艺，大大限制了金刚石钻头在石油钻井工业中的应用。
随着粉末冶金技术的发展，出现了采用烧结碳化钨作为钻头体的胎体式金刚石钻头。
这种技术的出现使金刚石钻头的制造水平大大提高。
胎体式金刚石钻头具有耐冲蚀、耐磨损的特点，具有良好的使用性能，其制造工艺也不复杂，因此一经出现就迅速推广开来。
人造聚晶金刚石的研制成功，对金刚石钻头技术的发展起了巨大的推动作用。
人造聚晶金刚石复合片钻头（PDC钻头）的出现一度被称为20世纪80年代钻井工业技术的一大突破，这种新技术对石油钻井业的发展产生了巨大的影响。
现场使用证明，软到中等硬度地层钻井用PDC钻头具有机械钻速高、进尺多、寿命长、工作平稳、井下事故少、井身质量好等优点，并能与井下动力钻具配合用于高速钻井。
合理使用金刚石钻头可以大大缩短建井周期，降低钻井成本，提高钻井经济效益。
1.2金刚石钻头的发展前景经过近二十多年的发展，金刚石钻头已经成为继牙轮钻头之后的又一重要破岩工具。
时至今日，PDC钻头在石油钻头市场所占的份额越来越大，几乎每年以30%的速度侵吞牙轮钻头市场。
随着新的设计理论、设计方法和材料等技术的发展，PDC钻头的适用范围也在不断扩展，以前被认为不适用于PDC钻头的地层现在也广泛使用，比如我国中原油田的文留区块的沙二至沙三地层由于地质情况复杂、夹层多，可钻性差，以前一直被认为是PDC钻头的禁区，在这里钻的井除了取心之外用的都是牙轮钻头。
可是从2000年开始，PDC钻头在这个区块的使用量逐渐增多，效果也很好，而2001年底我公司的一只8 1/2 BK542-4型PDC钻头更在该区块的文－133井创下了1600米（东营组）入井，打到3390米（沙三上）完井，纯钻时间227.31小时，进尺1790米，平均机械钻速7.9米的好指标。
金刚石钻头的分类(PDC钻头TSP钻头孕镶钻头)
TSP聚晶片与PDC复合片耐热性对比
TSP聚晶片 （Thermal Stable Polycrystalline Diamond）
TSP钻头的结构特点：
① TSP齿形：三角聚晶、立方聚晶或圆片聚晶。 ② 冠部形状：B型、RB型、EB型或阶梯型。 ③ 水道结构：高低压水道、辐射状水道。
金刚石钻头的分类
1. PDC钻头 2. TSP钻头 3. 天然金刚石钻头 4. 孕镶金刚石钻头
1. PDC钻头
PDC钻头是30年来发展最迅猛的油气井钻头， 总进尺已经超过牙轮钻头。 PDC钻头技术的发展 和推广应用，直接推动了全世界钻井速度的显著 提升。
1. PDC钻头
PDC钻头的主要优势： • 以切削（剪切）原理工作，破岩能耗低。 • PDC复合片具有超强的硬度、耐磨性和自锐
PDC钻头的结构类型
PDC全面钻进 钻头
PDC双心钻头
PDC取芯钻头
RWD随钻 扩眼工具
2. TSP钻头
TSP钻头的主要优势： ① 热稳定性高，即高温下（1200ºC）仍能保持高硬
度，不发生热磨损。 ② 抗研磨性高，相对于常规PDC齿能钻进更硬、更
具研磨性的地层。 ③ 齿的出露高度大于天然金刚石，因而吃入地层更
用途的钻头上，或同一只钻头的不同部位。
4. 孕镶金刚石钻头
孕镶金刚石钻头的主要优势： • 以微切削原理工作，适用于高研磨性地层、硬
到极硬地层中钻进。 • 微切削刃具有自锐性。 • 能在高转速下工作。
孕镶金刚石钻头的结构特点： • 微切削刃为金刚石粉。 • 基本制造单元为孕镶块。 • 水道结构：西瓜皮型，菠萝头型，轨道型。
2. 金刚石钻头分类方法
金刚石钻头分类
词目：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。
词目：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。
[词目：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。
电镀金刚石钻头所用的金刚石也多是人造金刚石,钻头胎体的成分主要是镍,与普通孕镶金刚石钻头有相同的适用条件。
词目：钻头胎体英文：matrix释文：包镶金刚石和连接空白钻头体的钻头冠部合金或金属称胎体。
它一般用难熔金属碳化钨粉末或铸造碳化钨为骨架材料；以易熔金属如Cu、cu-Ni、zn、Sn、Mn等为粘结剂,在模具内以高温条件下压结，温度一般为1000～1200℃。
金刚石PDC钻头回收哪家好
PDC钻头是聚晶金刚石复合片钻头的简称。
是地质钻探行业常用的一种钻井工具。
其实它的演变是从金刚钻演变来的。
金刚石PDC钻头适用行业分类：
⒈地质勘探用复合片钻头
主要用于地质勘察勘探的复合片钻头，适用于软到中硬岩层，现在有些厂家新研发的新型复合片可以应用到十级硬度的岩层。
⒉煤田钻采用复合片钻头
主要是用于煤矿上煤层钻探采挖。
一般来讲煤田的岩层相对较软，复合片钻头被大量应用，如锚杆钻头，三翼钻头等。
⒊石油勘探用复合片钻头
主要是应用在油气田的钻采用钻头。
目前来说，油田用复合片钻头是所有复合片钻头里面造价最高，要求最高的。
可以说是复合片钻头里面的贵族了。
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所以金刚石PDC钻头报废后千万不要丢掉，还可以卖给废品回收公司，也是一笔不小的收入。
但是卖的时候一定要找专业的金刚石PDC钻头回收厂家，防止被非法厂家作出不正当的处理。
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词目：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。
词目：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。
[
词目：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。
电镀金刚石钻头所用的金刚石也多是人造金刚石,钻头胎体的成分主要是镍,与普通孕镶金刚石钻头有相同的适用条件。
词目：钻头胎体
英文：matrix
释文：包镶金刚石和连接空白钻头体的钻头冠部合金或金属称胎体。
它一般用难熔金属碳化钨粉末或铸造碳化钨为骨架材料；以易熔金属如Cu、cu-Ni、zn、Sn、Mn等为粘结剂,在模具内以高温条件下压结，温度一般为1000～1200℃。
钻头的工作能力在很大程度上取决于胎体的性质,要有相当的强度、抗冲击韧性,特别是硬度与耐磨性要与所钻岩层性质相适应。
孕镶金刚石钻头随钻进胎体要相应磨损,使金刚石不断裸露出来以破碎岩石,因此胎体硬度与耐磨性是孕镶钻头的一个重要指标。
调节胎体骨架金属的成分、粒度,以及粘结金属的成分、比例和烧结工艺可改变胎体硬度和耐磨性,保证在各类岩层中都能取得最好的钻进效果。
按胎体的硬度进行了分类分级,共分软、中硬、硬3类,6级,见表。
坚硬致密的弱研磨性地层应选用软胎体,即洛氏硬度(HRC)在35以下；在强研磨性地层、裂隙地层则应选用硬胎体,即HRC 硬度在35～45之间。
用金刚石复合片做切削刃的钻头称为金刚石复合片钻头。
介绍编辑本段
金刚石复合片钻头金刚石复合片（PDC）是在高温
条件下，由人造金刚石与硬质合金一次性合成的特殊超硬材料，它不但具有金刚石硬度高、耐磨等优点，同时还具备了硬质合金抗冲击性强、出刃大等特点，用它做钻头的刀翼可大大提高钻头的工作效率，是钻进中硬岩层和坚硬岩层的理想钻头。
系列金刚石PDC钻头，托体采用优质钢材煅压成型，经过真空全自动热处理设备进行增加机械性能处理。
普通型采用国内优质复合片做刀翼，超强型采用美国GE公司生产的刀片，根据地质条件的不同选用相应的质量等级，可达到更高的产品性价比，达到节能高效的经济指标。
金刚石钻头遍布全国煤田、石油钻探、地质勘探、水利水电、铁路公路、隧道建设等行业。
两翼PDC锚杆钻头（半片标准型）适应岩层八级以下，在同等岩层条件下钻进寿命是普通合金钻头的10-30倍，效率至少提高60%以上，不需修磨，大大降低工人的劳动强度，节约工时。
两翼PDC锚杆钻头（半片加强型）刀翼关键原材料由美国GE公司生产，其金刚石含量是普通钻头的1.5倍，耐磨性极好，效率显著提高，综合成本降低，适应12级以下中硬岩层。
高强型金刚石钻头刀翼采用最新研制的球型金刚石刀片，特点是钻进速度快，抗冲击能力强。
当钻头钻进时，唇边用于正常均匀地层岩石的刮削，突出部分可以抑制钻头钻进过程中遇到缝隙时瞬间大幅度进尺，大大降低了钻头的意外损坏，提高了应对复杂岩层的钻进水平。