你必須掌握的金剛石鉆頭基礎知識

    金剛石鉆頭是指靠鑲嵌在鉆頭胎體上的金剛石顆粒破碎巖石的鉆頭。金剛石是目前人類所知材料中硬度最大、耐磨性最高的材料，因此金剛石鉆頭用于硬的、高研磨性地層，可獲得比較高的鉆頭進尺。雖然金剛石比較昂貴，但金剛石鉆頭磨損，單只鉆頭進尺高，在當今的石油鉆井仍有較強的競爭力。目前，金剛石鉆頭在普通的旋轉鉆井以及渦輪鉆井和取芯作業中都得到了廣泛的使用，其中熱穩定聚晶金剛石齒（TSP），應用尤其廣泛。

     1）金剛石鉆頭結構特點

      金剛石鉆頭屬一體式鉆頭，整個鉆頭無活動部件，主要有鉆頭體，冠部，水力結構（包括水眼或噴嘴、水槽亦稱流道，排屑槽），保徑、切削刃（齒）五部分 ，金剛石鉆頭的冠部是鉆頭切削巖石的工作部分，其表面（工作面）鑲裝有金剛石材料切削齒，并布置有水力結構，其側面為保徑部分（鑲裝保徑齒）它和鉆頭體相連，由碳化鎢胎體或鋼質材料制成。鉆頭體是鋼質材料體，上部是絲扣和鉆柱相連接，其下部與冠部胎體連結在一起（鋼質的冠部則與鉆頭體成為一個整體）。 

   2）金剛石鉆頭的工作原理
     金剛石鉆頭鉆進時，鉆頭表面上的多粒金剛石同時作用于巖石。金剛石破碎巖石的作用在不同性質的巖石中表現出不同的特性。在塑性地層（或巖石在應力作用下呈塑性的地層），金剛石在鉆壓的作用下吃入地層并在鉆頭扭矩的作用下使前方的巖石發生破碎或塑性流動，該破巖過程類似于"犁地"過程，故稱作"犁削"。

    在脆性較大的地層中鉆進時，金剛石破碎巖石的作用主要是"壓碎"，在鉆壓和扭矩作用下所產生的應力可使刃下巖石沿最大剪應力面開裂，在金剛石移動的后部形成被壓裂了溝槽，這種情況下巖石破碎的體積遠大于金剛石吃入后破碎的體積，巖石破碎具有體積破碎的性質，破巖效率較高。

    在堅硬地層（如燧石、硅質白云巖等）中，一般采用將細顆粒金剛石包鑲在胎體內部的孕鑲式金剛石鉆頭鉆進，其破巖過程同砂輪的磨削相似。鉆頭上每一個包孕的金剛石都是小刃齒，鉆頭可看作有無數個刃的刀具。鉆頭鉆進巖石時，鉆頭上出露的棱角鋒利的金剛石刃齒以微切削、刻劃等方式來破碎巖石。磨削破巖屬于表面破碎，破巖效率較低。
    3）金剛石鉆頭的正確使用
     金剛石鉆頭適用鉆中到堅硬、研磨性地層和渦輪鉆井、深井超深井鉆井以及取芯作業。使用金剛石鉆頭前，井底要打撈干凈，保證沒有金屬落物。鉆頭剛下到井底時，要先用小鉆壓、低轉速跑合。然后采用相對較低的鉆壓（和牙輪鉆頭相比），較高的轉速和較大的排量鉆進。應盡量避免劃眼。如果必須進行劃眼，應采用低鉆壓和低轉速，操作要均勻，防止鉆頭規徑部分金剛石碎裂和過度磨損。

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