金刚石钻头参数设计规律
Φ46-T245三翼金刚石钻头
Φ46-T24*5三翼金刚石钻头一、产品特点金刚石复合片（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。
本系列金刚石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。
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。
二、应用范围本公司生产的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。
三、常见产品参数最佳适应岩层参数表：行号类型适应岩层1 普通PDC钻头F<10的软—中硬岩2 加强PDC钻头F=10－12的中硬岩3 高强PDC钻头F<18的硬岩金刚石复合片（PDC）钻头钻进规程建议参数表：行号规格mm 钻进规程参数钻压（Kg）转速（rpm）泵量（1╱min）1 Ф28 300—700 300—350 150—2002 Ф30 300—700 300—350 150—2003 Φ32 300—700 300—350 150—2004 Φ48 300—700 300—350 120—1605 Φ56 320—800 250—350 130—1806 Φ75 480—1200 200—300 150—2007 Φ94 640—1600 150—250 200—2508 Φ110 880—2200 120—200 200—3009 Φ152 1500—3000 100—200 500—85010 Φ190 1800—4000 100—200 600—120011 Φ230 2200—4500 100—200 750—140012 Φ270 2400－5000 100—200 1000－1500四、产品说明1、正常作业时，严禁突然反转改变运行方向，以防止复合片钻头脱落。
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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如何在实际工作中正确选择孕镶金刚石钻头设计参数
如何在实际工作中正确选择孕镶金刚石钻头设计参数孕镶金刚石钻头广泛应用于小口径岩石钻探的施工中，而采用合理的钻头设计参数对提高钻探效率发挥钻头最大功效至关重要。
本文根据黑河象山电站帷幕灌浆工程岩石钻探实例，初步阐述如何正确选择孕镶金刚石钻头设计参数及其实际意义。
孕镶金刚石钻头适用于硬至坚硬、可钻性Ⅶ—Ⅻ级、完整均质至破碎、裂隙性的、具有研磨的岩层。
钻头设计时应考虑的结构参数如下：一、胎体胎体高度H ＝10～12mm ，H 值愈大，则钻头稳定性愈好。
胎体工作层高一般为4mm 。
胎体厚度一般为8mm 。
壁厚影响钻进效率和钻头寿命；壁厚小，钻进效率高，金刚石消耗量少；但不够耐磨，钻头寿命较短。
二、唇面形状孕镶钻头的唇面形状要比表镶的多，它除了表镶钻头的那些以外，还可采用： 1．尖齿形，它又分同心圆尖齿形（见图3.13-5a ）、阶梯尖齿形（见图3.13-5b ）和交错式尖齿形（见图3.13-5c ）。
2．带底喷式水眼（见图3.13-6）若岩石软硬互层和破碎，为提高岩矿心采取率，则可选用阶梯形底喷式水眼钻头。
二、胎体性能胎体是钻头极其重要的组成部分，其成分和性能比较复杂，但设计或选择时，目前仅根据岩石性质，确定相适应的胎体硬度和耐磨性。
选择原则是岩石硬、研磨性弱，则胎体偏软、耐磨性偏低；相反，岩石软、研磨性强，则胎体偏硬、耐磨性要高。
具体选择时，可参考表3.13-4，表3.13-5。
表3.13-4设计原则是：岩石愈硬、研磨性偏低，则粒度较细、品级较高。
设计时可参考表3.13-6。
表3.13-6四、金刚石浓度根据岩石硬度和研磨性设计金刚石浓度，浓度保证胎体唇面上的金刚石数量有足够的切削能力和有较高的耐磨性。
（a ） （b ） （c ）图3.13-5 尖齿形钻头 (a)—同心圆尖齿形；(b)—阶梯尖齿形；(c)—交错式尖齿形 图3.13-6 阶梯形底喷水眼钻头若岩石硬、弱研磨性，则设计低浓度胎体（50～75%重量浓度）；岩石硬、强研磨性——高浓度胎体（100～110%重量浓度）；岩石中硬、中研磨性——中等浓度胎体（75～90%重量浓度）。
新型金刚石钻头与钻具设计技术手册
For personal use only in study and research; not for commercial use新型金刚石钻头与钻具设计技术手册作者：赵志鸿出版社：2册opy出版日期：2009年9月开本：16开册数：2册光盘数：0定价：356元优惠价：249元进入20世纪，书籍已成为传播知识、科学技术和保存文化的主要工具。
随着科学技术日新月异地发展，传播知识信息手段，除了书籍、报刊外，其他工具也逐渐产生和发展起来。
但书籍的作用，是其他传播工具或手段所不能代替的。
在当代, 无论是中国，还是其他国家，书籍仍然是促进社会政治、经济、文化发展必不可少的重要传播工具。
详细介绍：第一章车前加工新工艺新技术第一节普通车刀一、焊接式车刀二、机夹式车刀三、可转位车刀第二节成形车刀一、成形车刀的种类和用途二、成形车刀的几何角度三、成形车刀的廓形设计四、成形车刀加工圆锥零件时的误差分析五、成形车刀的使用六、成形车刀的重磨第二章孔加工与螺纹新工艺新技术第一节麻花钻一、麻花钻的结构二、麻花钻的几何参数三、标准麻花钻的修磨与群钻第二节铰刀一、铰刀的种类和结构二、铰削过程的特点三、圆柱铰刀设计要点四、铰刀的几何参数第三节深孔加工一、深孔加工的特点二、外排屑深孔钻三、喷吸钻第四节孔加工复合刀具简介一、孔加工复合刀具的分类二、孔加工复合刀具的特点第五节螺纹刀具一、按切削法加工的螺纹刀具二、按滚压法加工的螺纹刀具新型金刚石钻头与钻具设计技术手册第三章铣削加工新工艺新技术第一节铣刀的类型一、按用途和结构特点分类二、按铣刀齿背形状分类第二节铣刀的几何参数及铣削要素一、铣刀的几何参数二、铣削要素三、切削层参数第三节铣削方式一、逆铣与顺铣二、对称铣削与非对称铣削第四节铣刀的结构一、尖齿铣刀的结构特点与应用二、硬质合金面铣刀第五节铣刀的重磨第四章拉削加工新工艺新技术第一节拉削特点和拉刀种类及用途一、拉削加工的特点二、拉刀的种类及用途第二节拉刀的组成及几何参数一、拉刀的组成二、拉刀的几何参数第三节拉削方式一、分层式拉削二、轮切分块拉削三、综合拉削第四节拉刀的合理使用一、防止拉刀断裂及刀齿损坏二、消除拉削表面缺陷三、控制工件孔径尺寸与形状四、提高拉刀重磨质量新型金刚石钻头与钻具设计技术手册第五章特种加工新工艺新技术第一节电火花成形加工一、电火花成形加工的基本原理：二、电火花成形加工的应用和特点三、电火花成形加工的基本规律：第二节电火花线切割加工一、电火花线切割加工的原理二、电火花线切割加工的应用和特点三、电火花线切割加工的基本规律第三节电解加工一、电解加工的原理二、电解加工的特点和应用第三节超声波加工一、超声波加工的原理：二、超声波加工的特点和应用：新型金刚石钻头与钻具设计技术手册金刚石钻头与钻具设计概论第一章金刚石钻头概述第一节金刚石钻头分类一、按用途分类二、按金刚石镶嵌形式分类三、按金刚石磨料分类第二节地质矿山金刚石钻头系列品种一、我国地质矿山钻头品种代号二、单管金刚石钻头三、普通双管金刚石钻头四、绳索取心金刚石钻头五、底喷式金刚石钻头六、金刚石全面钻头七、水力反循环金刚石钻头八、新型金刚石切磨材料钻头九、经济钻头十、特种专用金刚石钻头第三节石油金刚石钻头一、石油金刚石全面钻头二、石油金刚石取心钻头第四节大直径工程地质金刚石钻头一、工程地质金刚石钻头系列二、大直径工程地质金刚石钻头品种第五节薄壁金刚石工程钻头一、薄壁金刚石钻头的用途二、薄壁金刚石钻头规格系列三、薄壁金刚石钻头及其连接新型金刚石钻头与钻具设计技术手册第二章岩石可钻性分级第一节孕镶金刚石钻头参数设计依据第二节现行岩石可钻性分级法评估一、岩石可钻性的发展历程二、现行岩石可钻性分级法种类三、现行岩石可钻性分级法的不足第三节岩石、值与可钻性分级一、岩石对金刚石的磨损性岩石值二、岩石对钻头胎体的磨损性岩石值第四节岩石、值与岩粉研磨能力的关系讨论第三章岩石、值钻头参数钻头性能间的关系第一节钻头性能与钻头参数的关系第二节岩石、值与钻头金刚石参数的关系一、岩石、值与钻头金刚石粒度的设计二、岩石、值与钻头金刚石浓度的设计第三节岩石、值与钻头胎体耐磨能力的关系第四节岩石、值与钻头胎体包镶强度的关系第四章金刚石钻头的设计第一节金刚石钻头的唇部造型第二节金刚石钻头胎体性能与岩石物理力学性质的关系一、胎体硬度二、胎体抗冲蚀性三、胎体耐磨性四、胎体的热性能五、胎体的抗冲击韧性六、胎体的抗弯强度七、胎体的密度八、胎体对金刚石的包镶能力第三节金刚石钻头胎体中金刚石参数的设计一、金刚石在胎体中的浓度密度二、金刚石的粒度三、金刚石的质量四、金刚石的出刃五、金刚石在胎体上的排列六、金刚石在钻头保径层的排列第四节金刚石钻头的水路系统一、钻头的水力学参数二、钻头的水路设计新型金刚石钻头与钻具设计技术手册第五章金刚石钻具设计第一节金刚石绳索取心钻探的发展与演进一、金刚石绳索取心钻探的发展二、金刚石绳索取心钻探的演进第二节金刚石绳索取心钻具的功能第三节金刚石绳索取心钻具的结构一、绳索取心钻具双管总成二、绳索取心钻具打捞器总成三、绳索取心钻杆四、绳索取心金刚石钻头第四节绳索取心钻具规格系列第五节金刚石绳索取心钻探工艺一、钻探准备工作二、绳索取心钻具的组装、检查与调整三、金刚石绳索取心钻进工艺参数四、绳索取心操作要领五、钻具的维护保养六、常见故障及排除方法第六节不提钻换钻头钻具第七节附属设备及工具一、钻杆夹持器二、+ - 拧管机三、绳索取心绞车四、提引器第六章钻具其它设计第一节钻柱一、钻柱的工作状态二、钻柱的受力分析三、钻具的组合第二节钻具用钢及其化学成分第三节常用普通钻具的规范与性能一、钻杆二、钻铤三、方钻杆四、转换接头第四节特殊用途的钻具一、加重钻杆二、铝合金钻杆三、带吊卡槽和卡瓦槽的钻铤四、螺旋钻铤五、无磁钻铤六、方钻铤七、偏重钻铤八、高抗扭钻杆接头九、柔性钻铤新型金刚石钻头与钻具设计技术手册电镀金刚石钻头与钻具新工艺新技术第一章电镀钻头原理第一节基本定律一、两类导体二、法拉第定律三、溶液的电导率四、离子的电迁移与电极反应第二节无电流通过时金属与溶液间的界面状态一、双电层二、电极电位三、标准电极电位第三节电极的极化一、槽电压二、极化曲线三、电极过程四、电化学极化五、浓差极化六、氢的过电位七、金属的阳极钝化第二章电镀沉积层及影响因素第一节电镀沉积机理第二节阴极表面的钝化第三节电镀液对沉积层的影响一、电镀液对电镀层质量的影响二、有机添加剂的影响第四节电镀参数对沉积层的影响一、电流密度二、电解液的温度三、电解液的搅拌四、氢对沉积层的影响五、阴极镀前处理新型金刚石钻头与钻具设计技术手册第三章低温电镀镍钴胎体人造金刚石孕镶钻头与钻具新工艺新技术第一节胎体金属与沉积第二节镀液组成第三节钻头试验一、钻头技术规格二、钻头试验情况三、钻头磨损特征第四节结论第四章低温电镀镍锰胎体人造金刚石孕镶钻头与钻具新工艺新技术第一节概述第二节钻头胎体磨损的分析第三节钻头试验一、钻头性能技术规格二、钻进规程参数及钻头经济技术指标三、钻头试验第四节镍锰胎体钻头对地层的适应性第五节钻头评论与结语一、钻头评论二、结语第五章坚硬致密弱研磨性“打滑”地层电镀钻头与钻具新工艺新技术第一节“打滑”地层与钻头打滑第二节攻克“打滑”地层的途径一、降低钻头胎体的耐磨性二、改变钻头底唇形状第三节钻头试验一、电镀钻头性能规格二、电镀钻头试验规范与经济效果三、电镀钻头试验情况第四节钻头评论与改进一、钻头评论二、钻头改进第六章电镀金刚石钻头与钻具质量指标测试第一节电镀钻头抗压强度与测试一、中硬地层所要求的钻头抗压强度二、坚硬致密“打滑”地层所要求的钻头抗压强度三、电镀钻头抗压强度测试四、测试结果与分析五、钻头钢体的强化处理第二节电镀钻头结合强度及其测试一、金刚石钻头结合强度的确定二、电镀钻头结合抗拉强度的测试三、试验结果与分析第三节电镀钻头抗扭强度及其测试一、金刚石钻头抗扭强度的确定二、电镀钻头抗扭强度的测试三、试验结果与分析第四节电镀钻头适应耐磨性的经济指标及其测试一、实验室台架磨损试验二、试验设备三、试验方法新型金刚石钻头与钻具设计技术手册第七章电镀绳索取心钻头与钻具应用第一节电镀绳索取心孕镶钻头的应用效果一、一般情况二、湖北一队应用效果三、山东三队应用效果第二节如何使用电镀绳索取心钻头一、电镀绳索取心钻头特点二、钻头初磨三、钻进压力、给进深度与钻头寿命关系四、钻头转速、小时效率与钻探成本的关系五、关于钻头急剧磨损第三节结语第八章复合片电镀钻头与钻具新工艺新技术第一节复合片电镀钻头的制造原理第二节复合片电镀钻头的制造工艺一、钻头钢体与模具二、钻头钢体镀前处理三、电镀工艺第三节复合片安装应注意的几个问题一、复合片的选择二、复合片的安装间隙三、复合片的安装角度四、复合片在钻头上的布置第四节复合片钻头的保径第五节复合片电镀钻头强度检测与试验一、复合片电镀钻头室内强度检测二、复合片电镀钻头野外生产试验第六节结论第七节生产试验新型金刚石钻头与钻具设计技术手册第九章低温电铸复合片+-及其石油取心钻头与钻具的研制第一节低温电铸复合片一、电铸复合片的研制二、电铸复合片室内测试第二节电铸复合片取心石油钻头一、复合片钻头碎岩机理二、复合片钻头的负前角三、复合片的旁通角四、复合片的出露高度五、复合片钻头的内外保径六、复合片切削块在钻头上的布置七、钻头底唇防冲蚀的措施第三节电铸复合片钻头试验一、目前我国石油取心钻头现状二、电铸复合片取心钻头生产试验三、电铸复合片取心钻头的使用第四节结论第五节低温电铸复合片性能检测与试验报告一、低温电铸复合片抗冲击韧性测试报告二、一种新型电镀金刚石复合片试样抗剪性能测试报告三、电镀金刚石复合片+ 耐磨性试验新型金刚石钻头与钻具设计技术手册第十章脉冲电镀钻头与钻具新工艺新技术第一节脉冲电镀基本理论一、脉冲电镀的特点二、电极溶液界面双电层-三、阴极极化和扩散层.四、脉冲电镀的简单原理五、电结晶的形态和过电位-/第二节脉冲电参数选择原则-/-一、脉冲宽度和脉冲间隔的选择-/-二、电化学反应速度和脉冲电流密度的选择-/第三节脉冲镀层性能-一、脉冲镀层的结合力-二、脉冲镀层的机械性能-第四节脉冲与直流01 + 2合金镀层性能比较-/一、结合强度比较-/二、沉积速度比较-三、硬度和耐磨性比较-第五节脉冲电镀01 + 2合金镀层--一、01 + 2镀层的2含量--二、01 + 2合金镀层硬度-第六节脉冲电镀钻头电镀工艺-/一、镀前处理-/二、金刚石预处理-/三、脉冲电参数四、镀后处理新型金刚石钻头与钻具设计技术手册金刚石钻头与钻具粘结新工艺新技术第一章概述第二章常见的金属粘结剂一、青铜基粘结剂二、白铜基粘结剂三、黄铜基粘结剂四、铜基粘结剂五、钴基粘结剂六、铁基粘结剂七、镍基粘结剂八、钨基碳化钨基胎体合金九、铝基粘结剂第三章粘结剂中元素的行为第一节铜+在粘结剂中的行为第二节锡-.在粘结剂中的行为第三节锌/.在粘结剂中的行为第四节铝01在粘结剂中的行为第五节铁23在粘结剂中的行为第六节钴4在粘结剂中的行为第七节镍56在粘结剂中的行为第八节锰7.在粘结剂中的行为第四章骨架材料元素和化合物第一节碳化物骨架材料第二节难熔金属元素骨架材料第五章碳化物形成元素的行为第一节铬8的行为第二节钨9的行为第三节钛:6的行为新型金刚石钻头与钻具设计技术手册第六章特种作用金属和非金属元素的行为第一节镧和铈的行为一、稀土在金刚石工具中应用研究的晚近工作表明稀土元素有以下几点对金刚石工具有益的特异作用：二、在基粘结剂中加入稀土的尝试+四、稀土元素前期在金刚石工具中的应用情况及前景2五、小结3第二节硅.1的行为3第三节硼4的行为新型金刚石钻头与钻具设计技术手册几种典型金刚石钻头与钻具设计制造新工艺新技术第一章孕镶金刚石钻头结构参数选择原则第一节钻头组成第二节胎体唇面形状第三节胎体工作层56+第四节金刚石品级和粒度562第五节金刚石浓度562第六节钻头保径563第七节水路系统563第二章热孕镶金刚石钻头与钻具基本制造工艺567第一节工艺流程567第二节模具与钢体设计56一、石墨模具56二、钢体外径56第三节胎体配方56一、骨架成分56二、粘结成分56第四节装料计算56一、工作层装料计算56二、非工作层粉料计算56第五节加热- 加压烧结56一、热压设备56二、热压参数5+6第三章高效率孕镶金刚石钻头与钻具设计制造新工艺新技术5++第一节高效率孕镶金刚石钻头胎体设计5++第二节高效率孕镶金刚石钻头的金刚石参数设计第三节高效率孕镶金刚石钻头的室内试验第四节高效率孕镶金刚石钻头的现场使用情况第五节高效率孕镶钻头与普通钻头的成本与效益分析第四章大口径热压工程孕镶金刚石钻头与钻具设计制造新工艺新技术第一节大口径热压工程钻头的石墨模具设计第二节钻头钢体与石墨模具间隙设计第三节大口径热压钻头的配方设计第四节大口径钻头的热压烧结工艺新型金刚石钻头与钻具设计技术手册第五章弱包镶防打滑金刚石钻头与钻具设计制造新工艺新技术第一节钻头打滑原因第二节弱包镶钻头的防滑机理第三节弱包镶金刚石造球设备第四节弱包镶钻头寿命分析第五节弱包镶钻头使用实例第六章预合金粉末胎体金刚石钻头与钻具设计制造新工艺新技术第一节预合金粉末的特点一、从机械性能上来看二、从胎体合金对金刚石的把持力来看三、金属粉末的氧化、脏化问题第二节预合金粉末制备技术一、预合金粉末配方设计二、预合金的熔炼三、预合金粉末的制取第三节预合金粉末胎体钻头的结构设计第四节预合金粉末胎体钻头的制造工艺一、制造预合金粉末胎体钻头的工艺流程二、混合料的制备三、模具的组装四、钢体的清洗五、烧结参数六、压制操作第五节预合金粉末胎体钻头的使用情况新型金刚石钻头与钻具设计技术手册第七章砂卵石层金刚石钻头与钻具设计制造新工艺新技术第一节钻进砂卵石层钻头的磨损特点第二节钻进砂卵石层钻头的设计一、金刚石浓度二、金刚石粒度三、装料工艺第三节使用结果第八章主辅磨料双切削作用金刚石钻头第一节主辅磨料双切削作用钻头的定义与适用地层一、问题的提出二、基本概念三、孕镶钻头磨损特点第二节主辅磨料双切削作用钻头的作用机理与参数设计一、主辅磨料双切削作用钻头的设计机理二、基本配方第三节主辅磨料双切削作用金刚石钻头使用举例第九章孕镶金刚石钻头参数设计神经网络专家系统第一节专家系统的产生、发展与应用一、专家系统的产生与发展二、专家系统的组成、特点与功能三、专家系统的局限性四、专家系统的研究方向五、专家系统在探矿工程领域中的应用第二节神经网络专家系统基本理论一、人工神经网络二、神经网络专家系统基本结构三、神经网络与专家系统的结合差异和结合途径四、反向传播神经网络模型第三节孕镶金刚石钻头参数设计神经网络专家系统总体构成一、孕镶金刚石钻头参数设计神经网络专家系统的功能二、系统选用的程序语言和运行环境三、孕镶金刚石钻头参数设计神经网络专家系统总体结构四、软件系统封面设计五、软件系统封底设计第四节孕镶金刚石钻头配方参数设计神经网络专家子系统一、孕镶金刚石钻头配方参数设计神经网络专家子系统分析二、孕镶金刚石钻头配方参数设计问题的形式化三、孕镶金刚石钻头配方参数设计神经网络专家子系统学习样本编制四、孕镶金刚石钻头配方参数设计神经网络专家子系统详细设计五、孕镶金刚石钻头配方参数设计神经网络专家子系统评价第五节孕镶金刚石钻头参数设计辅助子系统一、孕镶金刚石钻头烧结参数设计神经网络专家子系统二、孕镶金刚石钻头水路参数设计专家子系统三、孕镶金刚石钻头参数标准查询模块四、孕镶金刚石钻头成本核算模块五、孕镶金刚石钻头参数设计神经网络专家系统数据管理模块第六节孕镶金刚石钻头参数设计神经网络专家系统的接口技术一、+- 程序与./ .0 0 程序间的数据传递与调用二、+- 程序与./ .0 0 程序间数据传递的实现新型金刚石钻头与钻具设计技术手册第十章金刚石地质钻头制造新工艺新技术第一节原材料一、金刚石二、钻头胎体及物理机械性能三、钻头钢体四、烧结时采用的保护介质1第二节冷压浸渍法制造钻头1一、冷压浸渍法制造工艺流程1二、成型料的配制1三、成型11四、烧结11五、粘结金属加入量的计算1六、烧结规范的选择与确定1七、加工与检查12第三节热压法制造钻头1一、热压工艺流程1二、成型料的配制1三、热压成型1第十一章金刚石油井钻头制造新工艺新技术1第一节油井钻头参数的选择1一、金刚石在表镶钻头上的排布1二、金刚石粒度和出刃1三、钻头水力学计算1四、钻头的规格尺寸与螺纹以及钻头的偏差第二节油气井钻头的制造工艺一、冷压热压法二、镶焊法新型金刚石钻头与钻具设计技术手册第十二章金刚石工程钻头制造新工艺新技术第一节金刚石工程钻头的分类一、按用途分类二、按其制造方法分类三、按所用金刚石分类第二节原材料的选择一、金刚石选用二、钢体基体三、胎体材料第三节工程钻头的制造工艺一、模具二、金属模压制工艺流程三、石墨模压制工艺流程新型金刚石钻头与钻具设计技术手册硬质合金钻头与钻具设计制造新工艺新技术第一章硬质合金钻头与钻具设计原料制取新工艺新技术第一节三氧化钨制取新工艺新技术一、概述二、钨精矿的处理三、钨酸的制取四、钨酸的干燥、煅烧第二节金属钨粉制取新工艺新技术+一、概述+二、三氧化钨氢还原过程的基本原理三、氢还原工艺四、氢还原用设备五、氢还原生产中的安全问题六、三氧化钨的碳还原过程第二章粉末混合料制备新工艺新技术+第一节概述+第二节影响湿磨过程的基本因素+一、磨筒转速+二、填充系数三、球的大小四、球料比五、液固比六、研磨时间第三节混合料的配料计算一、钨钴混合料的配料计算二、钨钛钴混合料的配料计算第四节混合料制备的工艺和设备一、配料及湿磨二、干燥三、过筛第五节混合料的质量控制一、化学分析二、试探性检验鉴定三、不合格料的处理第六节返回料的处理第七节球磨的其它方法一、振动球磨二、行星球磨三、搅动球磨第八节碳化物—胶结金属复合粉末的制取新型金刚石钻头与钻具设计技术手册第三章普通模压成型新工艺新技术第一节成型剂一、石蜡与合成橡胶的比较二、成型剂溶液的制备第二节料粒的制备一、掺胶掺蜡二、制粒第三节压制一、压制过程的基本概念二、压制工艺三、压力机四、压力机的操作第四节压坯的干燥、加工及清理一、干燥二、加工三、清理及检查第五节压坯的缺陷一、分层二、裂纹三、未压好第六节压模设计一、压模结构二、压模尺寸计算三、其它尺寸及表面光洁度四、压模材料第四章其它成型新工艺新技术第一节挤压一、概述二、挤压过程的基本原理三、挤压模具四、挤压工艺五、影响挤压过程的因素六、挤压毛坯的成型第二节增塑性毛坯加工一、概述二、毛坯压制三、干燥与煅烧四、浸蜡五、机械加工第三节等静压制一、概述二、塑料模具制造三、压制工艺四、液静压制成型设备简述第四节振动压制一、概述二、振动压制过程基本原理三、振动压力机四、影响振动压制的因素第五节粉浆浇注一、概述二、石膏模制造三、粉浆制取四、浇注五、干燥第六节粉末轧制一、概述二、粉末轧制过程的基本原理三、影响轧制过程的因素新型金刚石钻头与钻具设计技术手册第五章烧结新工艺新技术第一节烧结介质一、气相—固相间的主要反应二、反应进行的可能性三、影响反应的因素第二节氢气烧结规范一、烧结温度的选择二、烧结温度和时间的合理配合三、预烧和反烧第三节烧结炉。
地质钻探金刚石钻头结构参数
地质钻探金刚石钻头结构参数
地质钻探金刚石钻头的结构参数包括以下几个方面：
1. 钻头体：金刚石钻头的制作要求严格，一般用中碳钢加工而成。
双管钻头的钻头体较长，一般为115mm，壁较薄，上端有内螺纹与扩孔器相连接。
单管钻头的钻头体较短，一般为75mm，壁较厚、上端车有外螺纹与扩孔器相连接。
2. 金刚石含量：含量是根据钻头结构、直径及所钻岩石性质而确定的。
钻头直径大，克取岩石面积大，则所需金刚石数量多；反之，则少些。
同径同结构钻头，钻进强研磨性地层时，金刚石含量应大些，以减少单粒金刚石负担，维持钻头较长工作时间。
钻进研磨性小的岩层，金刚石含量应小些，以利于出刃。
一般同径孕镶金刚石钻头的金刚石含量比同径表镶钻头稍多。
如需获取更具体的信息，建议咨询地质学专家或查阅相关文献资料。
钻进极硬地层时金刚石钻头的另一种设计方法
钻进极硬地层时金刚石钻头的另一种设计方法金刚石钻头在钻遇可钻性Ⅺ、Ⅻ这样的极硬地层时，传统的设计理论认为应该选用细颗粒、软胎体、低浓度的钻头。
此处介绍一种基本与此完全不同的设计方法，通过实践证明，这种钻头性能良好，在极硬地层钻进时不仅时效高，而且寿命也提高不少，对此类地层有很好的适应性。
标签：极硬地层；金刚石钻头；设计原理南方铀矿钻探多钻遇硬地层，甚至经常遇到可钻性级别达Ⅺ、Ⅻ这样的极硬地层，这在花岗岩地层中是非常常见的。
钻进这类地层时钻头易打滑不进尺，或钻头在人为磨耗地情况下寿命极低，钻进效率极差。
为此国内外都对这种极硬难打地层进行了各方面的综合研究，取得了很多研究成果，也大大地推动了钻探技术的进步与发展，比如说冲击式碎岩方法（常结合回转法碎岩）就是针对该类地层而发展成熟的一种钻探技术。
1 地层情况及钻进中遇到的困难我队在广东韶关某地区实施铀矿普查项目，在某孔施工过程中，岩层可钻性级别主要是Ⅸ级，兼有Ⅹ级。
从孔深200m 以后，Ⅺ、Ⅻ级等极硬地层的厚度大大超过了设计值，采用原先的S75 绳钻钻头不仅时效慢，而且寿命极低，二十多米就算非常不错的成绩了。
在遇到纯石英岩层时，一般只有几米的寿命。
在钻进该类地层时，我队以往的经验是选用软胎体钻头（一般10～15°，金刚石粒度40/60#，，浓度80%），即使如此也经常出现打滑现象，投入磨料后往往打不了几米，胎体被磨出沟槽，钻头就报废，以致于施工人员就定性认为投入磨料后就意味着这类钻头的报废，严重影响了施工进度和钻孔质量。
2 设计的基本理论2.1 传统理论金刚石钻头设计的基本依据是钻头必须和所钻岩层的性质相适应。
传统理论认为，在钻进极硬、弱研磨性地层时，应选择细粒到特细粒金刚石，软胎体，低浓度钻头，金刚石品级要高一些，这种配置钻头的方法是我们大家常见的一种做法。
但存在两个不足：一是当采用软胎体钻头时，钻头寿命无法保证，尤其是在复杂地层和坚硬岩层中钻进时，软胎体钻头往往意味着低寿命；二是细粒金刚石受颗粒尺寸影响，切入量小，碎岩更多的是靠磨削的作用，这就造成重复破碎多，破碎功消耗比重少，所以钻速也比较慢，那么有没有更好的办法呢？2.2 新的设计方法首先我们设想一下极硬地层破碎的基本前提：为了能使金刚石颗粒有足够的压力吃入岩层并有效保持这种状态，就必须满足三个条件：一是有足够的钻压，尽可能的情况下，应选用极限钻压；二是金刚石本身强度要够，也就是说品级要高；三是金刚石包裹要牢固，出刃合理，能够持续发挥碎岩的作用。
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。
孕镶金刚石钻头结构参数
孕镶金刚石钻头结构参数孕镶金刚石钻头是一种用于岩石和地下工程中的钻探工具，它的结构参数对其性能和使用寿命具有重要影响。
本文将从不同角度介绍孕镶金刚石钻头的结构参数。
钻头的直径是孕镶金刚石钻头的一个重要结构参数。
直径决定了钻头的钻孔尺寸，通常会根据具体工程需要选择合适的直径。
钻孔直径较大的钻头适用于大型工程，而较小直径的钻头适用于小型工程。
孕镶金刚石钻头的切削结构也是一个关键参数。
切削结构包括切削面的形状和数量。
常见的切削结构有单排切削面和多排切削面。
单排切削面适用于软岩和泥浆地层，而多排切削面适用于硬岩地层。
除了切削结构，孕镶金刚石钻头的孕镶方式也是一个重要参数。
孕镶方式包括孕镶材料和孕镶形状。
常见的孕镶材料有金刚石和硬质合金。
金刚石具有优异的硬度和耐磨性，适用于钻探硬岩。
而硬质合金则适用于钻探软岩和泥浆地层。
孕镶形状有锥形、平面和球形等多种形式，不同形状的孕镶适用于不同的地层条件。
孕镶金刚石钻头的冷却结构也是一个重要参数。
钻头在高速旋转和切削时会产生大量热量，如果不能及时散热，会导致孕镶材料失效。
因此，钻头通常需要有冷却液来降低温度。
常见的冷却结构有内冷和外冷两种形式。
内冷是通过钻头内部通道喷射冷却液，而外冷是通过钻头外部冷却液环绕来实现。
孕镶金刚石钻头的连接方式也是一个重要结构参数。
连接方式决定了钻头与钻杆的连接方式。
常见的连接方式有螺纹连接和夹紧连接。
螺纹连接简单可靠，适用于大多数工程。
夹紧连接则需要特殊的工具进行操作，适用于一些特殊情况。
孕镶金刚石钻头的结构参数包括直径、切削结构、孕镶方式、冷却结构和连接方式等。
这些参数的选择将直接影响钻头的性能和使用寿命。
在实际应用中，需要根据具体地层条件和工程要求来选择合适的结构参数，以确保钻头能够高效、稳定地完成钻探任务。
油气井金刚石钻头的设计研究
油气井金刚石钻头的设计研究I. 研究背景与意义- 油气井钻探技术发展历程简介- 金刚石钻头在油气井钻探中的重要性- 研究目的与意义II. 金刚石钻头的结构与工作原理- 金刚石钻头的组成结构- 金刚石钻头的工作原理- 各部分之间的作用关系III. 金刚石钻头设计的关键技术- 材料选择与制备- 刃口设计与优化- 冷却液体设计与优化- 刀具磨损监测与控制- 实验评价方法IV. 金刚石钻头设计的实验验证- 实验设计- 实验结果及数据分析- 实验结论V. 金刚石钻头设计的应用与展望- 金刚石钻头在油气井钻探中的应用- 现有问题及未来发展方向- 结论注：以上提纲仅供参考，实际写作时应结合具体要求进行编写。
一、研究背景与意义随着人类社会对油气资源的需求不断增加，油气井的钻井技术也迅速发展。
而在钻井中最关键的部分之一就是钻头。
金刚石钻头是一种用于钻井的专用工具，其优良的性能在油气井钻井中具有重要的作用。
随着科技的不断进步，如何更好地设计金刚石钻头，从而提高其钻探质量和效率，成为了研究的一个热点问题。
一、1 油气井钻探技术发展历程简介早在公元前四千年，人类就开始使用手工方法从地下取得矿物资源。
到19世纪后期，石油产业开始发展，钻探技术得到了快速发展。
1947年，美国首次成功地利用电动机驱动的新型刀具钻取了一口深度超过4,700英尺（1432.8米）的油井。
从传统的手工钻井到现代化的机械化钻井，钻头技术也随之得到了不断的改进和完善。
金刚石钻头是一种应用广泛、钻速快、寿命长的先进钻头，在实际应用中已经成为普遍使用的钻头之一。
一、2 金刚石钻头在油气井钻探中的重要性在油气井钻探中，金刚石钻头因其在处理各种岩石和地层各种钻探任务中的高效性成为重要的工具。
石油勘探领域对设备、技术和材料的高标准要求，迫使科学家和工程师探索出新型材料如金刚石钻头。
由于金刚石具有耐磨性强、热稳定性好、强度高的特点，因此金刚石钻头在钻井操作中具有显著的优势。
地质钻探中金刚石钻头的科学选择与合理使用
地质钻探中金刚石钻头的科学选择与合理使用地质钻探工程是地质矿产勘查过程中的重要手段，金刚石岩芯钻探除必须选用相应钻机、地质管材、钻具、泥浆材料外，钻进工艺中金刚石钻头的科学选择、合理使用显得非常重要，可使金刚石钻头效能得到充分发挥，提高钻进进尺，减少金刚石钻头使用数量，提高钻探效率，从而取得最优地质钻探技术经济效果。
【Abstract】Geological drilling engineering is an important means in geology and mineral exploration. for diamond core drilling，in addition to select the appropriate drilling，geological pipe，drilling rig and mud materials，in the process of drilling，scientific selection and rational use of diamond drill is very important，it can fully play the effect of diamond drill and improve the drilled footage，reduces the usage quantity of diamond drill，improve the drilling efficiency，so as to achieve the optimal technical and economic effect of geological drilling.标签：地质钻探；钻进技术；金刚石钻头；钻具组合；绿色勘查1 引言地质钻探是地质矿产勘查的重要技术手段，它是在动力机械的带动下，钻机驱动钻具（钻杆、岩芯管、钻头等）向地下钻进不同深度的钻孔，并将钻孔中切磨下来的岩芯或岩粉取出，进行科学分析与研究。
浅析钻进坚硬致密地层用金刚石钻头设计方法
浅析钻进坚硬致密地层用金刚石钻头设计方法本文通过分析热压金刚石钻头在坚硬致密地层钻进过程中的出现的难题，提出了几种改进的方法。
研究结果表明：采用石墨辅料弱化胎体设计，优选金刚石参数设计以及胎体结构设计（层状自锐式结构）可以提高金刚石钻头在坚硬致密地层中的钻进效率与寿命，从而降低了工人劳动强度，节省了钻探成本。
标签：热压金刚石钻头石墨弱化层状自锐式坚硬致密岩石0概述随着我国经济的快速发展，国家建设对资源需求量的快速增加和资源供需矛盾的进一步扩大，地质深部找矿工作将是未来找矿的发展趋势，但是随着找矿深度增加，地质岩层也越来越复杂，特别是在钻孔时遇到坚硬致密岩石地层，钻进时效特别低，平均只有0.3-0.4m/h，这样就明显降低了钻进速度，甚至还会出现跑孔的孔内事故，大大地提高了钻探成本。
这就需要我们急需解决这类岩石钻进问题，提高钻进速度和钻孔质量。
坚硬致密性岩层具有以下几个特点：1，岩石硬度大，石英含量高。
2.岩石强度高，造岩矿物细，岩石硅化程度高；3.岩石研磨性弱[1]。
由于岩石硬，钻进时金刚石压人岩石阻力大，每颗金刚石很难有效切入岩石，不能对岩石产生微体积方式破碎，一般都以磨削的方式破碎或疲劳方式破碎岩石。
因此，产生的岩粉少，岩粉粒度极细，不能对胎体产生有效的磨损，金刚石很难出刃，造成金刚石钻头钻进效率极低，甚至会出现“打滑”现象，即金刚石钻头在钻进时，钻进效率极低或者出现不钻进现象。
解决这类岩石钻进有利于提高钻探效率，降低钻探成本，因此我们针对钻进坚硬致密性岩层的金刚石钻头提出了几种改进的方法，以满足地质勘探特别是深部勘探的需要。
1金刚石钻头胎体设计钻进坚硬致密性岩层时，钻进失效低，产生的岩粉细而且含量少，不利于胎体的磨损，金刚石难以出刃。
因此在设计这类钻头时，为了加快金刚石钻头胎体的磨损，一般采用低硬度，低耐磨性胎体材料，一般设计为HRC 5-10软胎体材料，但是在采用软胎体材料后，由于胎体材料硬度低，极易磨损，金刚石容易脱落，能够让钻头上的金刚石及时的更新，金刚石钻头能够以比较高的钻进速度钻进，但是在钻进过程中，这类钻头表现寿命短，因此单纯地降低金刚石钻头胎体硬度和耐磨性无法很大程度上解决钻进致密岩石的问题。
金刚石钻头参考资料
孕镶钻头金刚石粒度推荐表
人造金刚石粒度（#） 35/40~45/50 45/50~60/70 60/70~80/100
CoO+Mn→Co+MnO2 NiO+Mn→Ni+MnO2 CuO+Mn→Cu+MnO2 CoO+Ti→Co+TiO2 NiO+Ti→Ni+TiO2 CuO+Ti→Cu+TiO2
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。
经过多年的实践研究，一般认为WCCu(或663青铜)-Co(Ni)系合金是人造金刚石 孕镶钻头较好的胎体材料，该系合金几种常 用的胎体配方及其性能列于表6-1。
(二)水口的数量
钻头水口数量的多少，直接影响钻头
的冷却效果和冲洗能力。通常，直径 越大，壁越厚，水口数量就越多。例 如，对于φ75mm钻头，其水口数量一 般为8~14个，当内径为φ49mm时为 12个或14个，当内径为φ54.5mm时 为10个。
五、钻头保径
钻头保径是为了使钻头的内径与外径尺寸 尽量保持不变而采取的措施，通常是将补 强材料贴于钻头的内、外径处，常用的补 强材料是硬质合金柱或人造金刚石聚晶烧 结体，其规格为φ2×3mm。装料时，在每 两个水口中间的工作胎体块的内外径上分 别放两颗硬质合金柱(或者放两粒聚晶)，烧 结后即可与胎体粘结在一起。在钻头内、 外径磨损持别严重的情况下，还可采用大 颗粒天然金刚石保径或将金刚石单晶涂于 模具壁上的方法进行保径。
金刚石扩孔钻头250-300
金刚石扩孔钻头250-3001一、产品参数二、产品特点金刚石复合片（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。
本系列金刚石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。
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。
本公司生产的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。
三、其他产品参数最佳适应岩层参数表：金刚石复合片（PDC）钻头钻进规程建议参数表：3四、产品说明1、正常作业时，严禁突然反转改变运行方向，以防止复合片钻头脱落。
2、在正常作业时，空压机主风路不能有漏气现象，要保证足够的风量与风压，以延长金刚石复合片钻头的使用时间。
3、新复合片钻头第一次使用时、要低速磨合半个小时，再逐步正常使用。
4、在地质恶劣的环境中运行，要降低轴压和转速，防止钻头断裂。
5、在正常的钻孔作业时，若中途须更换钻头，要严格检查孔内是否有杂物，须保证孔内干净方可使用新的复合片钻头。
金刚石取芯钻头钻进规程[指南]
![金刚石取芯钻头钻进规程[指南]](https://img.taocdn.com/s3/m/a50bc225a200a6c30c22590102020740be1ecdcc.png)
金刚石取芯钻头钻进规程[指南] 孕镶金刚石取芯钻头钻进规程钻进参数(以φ130mm钻头为例)钻压转速泵量钻进参数(KN) (r/min) (L/min)孕镶钻头 10~17 150~300 80~150一、钻压1、初压(10~15min):2.5KN。
新的钻头须有一个低压、低钻速与孔底摩合的阶段，钻头下入孔底时的钻压，要小一些，同时配合较低的转速，主要是保养金刚石，适应孔径，防止崩刃。
2、一般钻压:初压加到一定时间(10~15min)，孕镶钻头可选用钻压10~17KN。
3、钻进强研磨性、粗颗粒或破碎地层，应适当降低钻压。
4、钻压要准确计算，首先准确计算或称量钻具重量，并要考虑到钻进过程中孔壁磨擦、孔斜等因素对钻压的影响。
5、钻进破碎硬岩层时钻压要相应下调二分之一。
二、钻头转速金刚石钻进在设备允许的情况下，应采用高转速。
转速高效率也提高，特别是孕镶钻头转速应更高些。
孕镶钻头采用350~700转/分钟。
三、泵量与泵压1、对7~10级硬岩层，泵量取60~80升/分钟。
钻头每增加或减小一径，泵量就增加或减小5~10升/分钟。
提倡低泵量，以满足排岩粉为宜。
2、在转速较高、钻进速度较快、岩石研磨性越强时，应选用较高泵量。
3、金刚石钻进时泵压损失较大。
一般情况下水泵管路系统、双管和钻头的泵压损失为8个大气压左右;每百米钻杆递增损失2个大气压左右。
操作中必须随时观察泵压变化，严防送水中断和钻具中途泄漏。
四、操作注意事项1、拧卸钻头或扩孔器时要用专门的自由钳子，不要用管钳子(牙钳)，以免拧扁钻头或扩孔器。
同时不要让钳子的牙咬住钻头或扩孔器的胎体，防止压碎金刚石或压裂胎体。
2、下钻时，要把钻具抬起拉入孔内，不能在地下拖，下降速度要慢，防止脱落岩心碰坏钻头上的金刚石。
3、扫孔时压力要轻，转速要慢。
如果孔内有残留岩芯、掉块扫孔，最好用针状自磨钻头进行扫孔。
4、倒杆时，为避免压坏金刚石，倒杆之前要把钻具绷起。
钻进研磨性强的岩石时，不要让钻头离孔底。
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
第二节钻进技术参数
金刚石胎体钻头体(a)表镶钻头水口金刚石钻头的结构(b)孕镶钻头金刚石钻头刃部剖视图A 表镶钻头B 孕镶钻头A ：1－底刃金刚石，2－边刃金刚石，3－侧刃金刚石，4－胎体，5－钻头体；B ：1－金刚石，2－工作部分胎体，3－非工作部分胎体，4－钻头体，h －孕镶层高度121233445h新旧钻头对比金刚石钻进一、金刚石钻头的技术参数第二节金刚石钻头结构1、钻头的钢体2、胎体的唇面形状3、钻头的水口和水路4、金刚石面上的排列5、金刚石的粒度1、金刚石的含量金刚石的含量取决于钻头直径和岩石性质：钻头直径大，克取岩石面积大，所需金刚石的数量多；同一直径的钻头，岩层研磨性强，金刚石磨耗快，金刚石的数量也应增加金刚石浓度：是胎体工作层单位体积中所含的金刚石量（体积浓度）。
金刚石钻进 3.钻头及扩孔器一、金刚石钻头的技术参数1、钻头的钢体2、胎体的唇面形状3、钻头的水口和水路4、金刚石面上的排列、金刚石的粒度①金刚石的粒度决定了金刚石在钻头唇面的出刃高度、分布密度、切入岩石的深度、金刚石与岩石的接触面积和孕镶钻头的自锐能力等，对钻进指标有明显影响。
②岩层越硬、越致密，越应选小粒度的金刚石钻头。
第二节金刚石钻头结构金刚石钻进 3.钻头及扩孔器一、金刚石钻头的技术参数1、钻头的钢体2、胎体的唇面形状3、钻头的水口和水路3、金刚石在唇面上的排列①金刚石在唇面上的排列和分布是表镶钻头的一个重要结构参量；放射状螺旋状等距状金刚石面上的三种排列方式一、金刚石钻头的技术参数1、钻头的钢体2、胎体的唇面形状3、钻头的水口和水路4、金刚石在唇面上的排列②钻进过程中，边刃负担最重，其次为底刃，再次为侧刃；③优质金刚石用于边部，品级较高的用于底部，品级较低及回收金刚石用于侧部。
④充满度：单位面积内摆放金刚石的数目。
充满度过小，金刚石工作面过小，相对单粒金刚石负担过大，钻头寿命短；充满度过大，钻头成本高，且影响孔底冲洗。
一、金刚石钻头的技术参数1、钻头的钢体2、胎体的唇面形状3、钻头的水口和水路4、金刚石在唇面上的排列⑤金刚石在钻头唇面上的排列方式有放射状、螺旋状和等间距状。
薄壁钻头中金刚石定位排布参数设计
湖 南 城 市 学 院 学 报 （自然科学版） Journal of Hunan City University （Natural Science）
Vol.30 No.4 Jul. 2021
薄壁钻头中金刚石定位排布参数设计
丁星妤1，吴晶晶2*
(1. 湖南城市学院 土木工程学院，湖南 益阳 413000；2. 湖南工业大学 土木工程学院，湖南 株洲 412099)
体积破碎；在金刚石稀疏区，单颗金刚石的受力
过大，会使金刚石产生不正常破碎或者脱落﹒在
定位排布金刚石钻头中，钻头唇面各区域进行钻
进的金刚石数量都是相同的，因此每颗金刚石的
受力大小相等，且是可以定量计算的﹒根据钻进
过程中的总压力和岩石抗压强度，来设计切削面
上金刚石的颗粒数，并综合考虑切削面上金刚石
的层数，即可计算得到金刚石横向间距最大值﹒
摘 要：为确定合适的薄壁钻头中金刚石定位排布参数，基于岩石破碎理论得出了层间距、纵向间距及
横向间距的设计方法，认为层间距取值为破碎坑理论计算最小值的75%，纵向间距稍大于金刚石直径；基于
岩石破碎理论最小横向间距综合确定横向间距，能得到较为合理的定位排布参数﹒使用相同胎体配方和金刚
石浓度制作Φ100 mm定位排布薄壁钻头和传统薄壁钻头，并进行混凝土钻进对比试验，得出定位排布金刚石
削时破碎坑的直径，进行钎焊定位排布金刚石层 间距估算﹒相邻 2 颗金刚石切削示意图见图 3﹒
图 3 相邻 2 颗金刚石切削示意
D / d 3.0,
(1)
D 0.42 3 1.26,
(2)
(D1 D2 ) / 3 y (D1 D2 ) / 2,
(3)
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第35卷第2期2004年4月中南大学学报(自然科学版)J.CENT.SOUTH UNIV.(NATURAL SC IENCE)Vol.35No12April2004金刚石钻头参数设计规律张绍和1,2,鲁凡1(1.中南大学地学与环境工程学院,湖南长沙,410083;2.中南大学粉末冶金国家重点实验室,湖南长沙,410083)摘要:提出了用岩石对钻头金刚石的研磨能力大小(A值)和岩石对钻头胎体的研磨能力大小(B值)来表示岩石可钻性的方法,研究了金刚石锯片切割对比法测定A值的方法,岩石B值是岩石的胶结程度、矿物粒度、矿物成分等因素的综合反映。
采用金刚石新陈代谢速度u来表示钻头性能,钻头性能与A,B值及作用在钻头唇面上压力p、钻头线速度T之间的量化关系为u=A wB x p y T z。
确定了钻头的设计程序:根据A和B值,p和T来确定金刚石新陈代谢速度,选定钻头的5个主要参数即金刚石质量、粒度和体积分数及胎体耐磨性、包镶强度。
研究结果表明:采用A 和B值可表示岩石可钻性;通过测定A和B值,可较准确地量化出岩石的可钻性;u由岩石A,B值及p和T来确定;根据u值设计和选定钻头的5个参数;提高u可以提高钻头时效,降低u可以延长钻头寿命。
关键词:钻头;金刚石;胎体;新陈代谢中图分类号:P634.4文献标识码:A文章编号:1672-7207(2004)02-0195-06Designing method about parameters of impregnated diamond bitZ HANG Shao-he1,2,LU Fan1(1.School of Geoscience and Environment Engineering,Central South Uni versity,Changsha410083,China;2.State Key Laboratory for Powder Metallurgy,Central South University,Changsha410083,China) Abstract:A ne w method on rock drillability based on value A and B,and the method for determining A andB of rock are put for ward in this paper.The value A is a data when rock grinds dia monds of bit in drilling,and the value B is a data when rock grinds matrix of bit in drilling.Value A is measured through cutting by diamond sa ws,and value B is related to the ce mentation,granularity,and component of mineral in rock.E-valuating the performance of bit can be expressed by the speed of dia mond metabolism(u).The u of bit is re-lated to value A,B,the load on bit(p)and the line rate of bit(v),that is u=A wB x p y T z.The procedure fordesigning bit is to make sure the speed of diamond metabolism according to A,B,p and v.Those data are given about designing parameter of bit by the speed of diamond metabolism.The results show that the new method of rock drillability is good in reason,and it can be expressed the roc k drillability in quantity.The u is ensured by A,B,p and v.And the parameters of bit are chosen by u.The drilling efficiency can be in-creased if u is enhanced,and the life of bit can be prolonged if u is reduced.Key words:bit;diamond;matrix;metabolism探矿工程领域中钻头参数设计是与钻进的岩石性质及钻进工艺密切相关的一项重要工艺技术,是影响钻进效率和成本的主要因素。
但由于孕镶金刚石钻头的参数设计是一个十分复杂的系统工程,它收稿日期:2003-04-10作者简介:张绍和(1967-),男,湖北鄂州人,中南大学副教授,博士,从事超硬材料与制品、难切磨削材料加工等方面的研究论文联系人:张绍和,男,博士,副教授;电话:0731-*******(O);E-mail:zhangs haohe@涉及的条件参数很多。
钻头参数的确定是建立在专家的研究成果和实践经验基础上的,没有固定的公式用于计算推导,这均使金刚石钻头的设计和使用效果不十分理想。
为此,作者通过讨论岩石可钻性,探讨孕镶金刚石钻头的参数设计方法和技巧。
1 岩石可钻性1.1 岩石可钻性的表示方法岩石可钻性是表示岩石被钻进时所表现出来的难易程度。
现有的岩石可钻性表示方法种类繁多,较为代表性的有:压入硬度法、点载法、凿碎比功法、纵波速度法、综合法等[1,2]。
钻头在钻进岩石过程中,钻头磨损包括金刚石的磨损和胎体的磨损,因而对于孕镶金刚石钻头用岩石对钻头金刚石的研磨性能大小(A 值)和岩石对钻头胎体的研磨性能大小(B 值)来表示岩石的可钻性,是较为合理和科学的[3,4]。
1.2 岩石可钻性的测量方法如何准确测量岩石对钻头金刚石的研磨性能大小(A 值)和岩石对钻头胎体的研磨能力大小(B 值)是一个比较困难的问题,现行岩石分级法中的测量方法有2种。
第1种为力学性能指标法,主要有压入硬度法、点载法等。
力学性能指标法的优点在于测量手段标准化,即在每次测量后,测量手段不起变化;其缺点在于其模拟性差。
简单的力学性能指标不能反映岩石钻进时岩石破碎的复杂过程,测量结果与实际体现的结果误差很大。
第2种为模拟法,主要有微钻法、切槽法等。
模拟法的优点在于它反映了岩石破碎的过程,但它是以微型小钻头等作为测量标准来评价岩石可钻性的。
而微型小钻头在测量过程中,由于本身被磨损,因而其性能会发生变化,即作为标准的本身不标准,所以测量结果误差很大。
综上所述,现行岩石可钻性在测量方法和手段上存在着标准化和模拟化的矛盾,能标准化的手段没有模拟性,有模拟性的手段不能标准化。
因此,只有研究出一种测量方法,它既能标准化又有模拟性,才能真正解决岩石可钻性分级问题。
1.3 岩石A 值的测定A 值反映了岩石对孕镶钻头中金刚石的研磨能力的大小,它可通过金刚石锯片的切割对比法来测定[5,6]。
测定A 值的对比法为:用金刚石锯片同时切割瓷棒与岩样,以它们的切割体积来衡量岩样被金刚石锯片切割的难易程度。
岩样的切割体积大于瓷棒的切割体积,说明岩样容易被金刚石磨削,也就是岩样的A 值低于瓷棒的A 值。
岩样的切割体积较瓷棒的切割体积大得越多,岩样的A 值较瓷棒的A 值就低得越多。
这样,岩样的A 值是以瓷棒为标准进行比较的,不是以锯片为标准确定的。
瓷棒是用瓷砖加工而成的,是人造岩石,由专门厂家提供,可保证性能稳定。
将岩石与瓷棒比较,为可钻性中岩石A 值分级找到了可靠的标准。
这个方案的特点在于:它不是以金刚石锯片切割岩样的快慢来确定可钻性A 值,而是以锯片同时切割出的体积比来确定;它不是以锯片为标准,而是以瓷棒为标准。
瓷棒性能稳定,测量误差小,同时满足模拟性的要求。
该方法解决了以前岩石可钻性分级难以解决的标准化与模拟化的矛盾问题。
测定岩石A 值的装置主要由4部分组成:机械传动部分、油压给进部分、冷却水路部分和控制电路部分,其工作原理如图1所示[7]。
1)测定岩样;2)电镀金刚石锯片;3)标准岩样图1 A 值测定仪工作原理图Fig.1 Principal diagram to measure A 经测定,A 值可按下式计算得出:A =V bV c@8,即A =D b H b d bD c H c d c@8。
(1)其中:V b 为标准岩样上切割出的体积;V c 为被测岩样上切割出的体积;D b 为标准岩样的直径;D c 为被测岩样的直径;H b 为标准岩样的切割深度;H c 为被测岩样的切割深度;d b 为标准岩样的切缝宽度;d c 为被测岩样的切缝宽度。
#196#中南大学学报(自然科学版) 第35卷由于标准岩样和被测岩样是同时由同一金刚石锯片进行切削的,所以d b=d c,有A=D b H bD c H c@8=S bS c@8。
(2)其中:S b为标准岩样上切割出的面积;S c为被测岩样上切割出的面积;系数8是设定标准岩样的A值为8。
有关几种岩石A值的测定数据如表1所示。
表1岩石可钻性A值Table1A value of rock drillability岩石名称A值岩石名称A值中粗粒黑云母花岗岩 6.1辉岩8.3强硅化灰岩(1)11.7石英岩9.8致密石英岩10.9玉燧15.3强硅化灰岩(2)9.1硅质岩13.7含包裹体花岗岩9.4页岩 5.7强硅化灰岩(3)8.5白云岩 3.9粗粒等粒花岗岩8.1结晶灰岩 5.1不含包裹体花岗岩7.9灰岩 6.7中粒斜长花岗岩7.6石英砂岩8.3中粗粒斑状花岗岩7.4粗砂岩 4.5中等硅化灰岩(1) 6.9中等硅化灰岩(2)8.0中等硅化灰岩(3)8.4弱硅化灰岩(1) 5.4弱硅化灰岩(2) 6.5花岗岩(1) 4.9花岗岩(2)7.1黑色硅化岩15.2细砂岩 4.2中粗粒石英砂岩 6.01.4岩石B值的测定岩石B值反映了岩石对钻头胎体的磨损能力的大小。
B值越大,磨损钻头胎体的能力越强。
岩石B值和岩石胶结程度、矿物粒度、矿物成分等有关。
根据经验和分析,认为岩石B值与岩石的矿物硬度和岩石在压剪作用下产生破坏前的变形位移量有关[810],其函数关系式可简化为:B=10K Y/A。
(3)其中:Y为岩石的综合矿物硬度;K为与岩石在压剪作用下产生破坏前变形位移量有关的修正系数;10为系数,其意义是设定标准岩石B值为10。