浅谈金刚石钻头的破岩机理
发布日期：2015-6-15 17:41:12 信息来源：本站原创
一、金刚石钻头的优势：
1.力平衡设计使钻头具有良好的导向性，适应配合井下马达应用于定向钻井，具有较小的径向震动；
2.不同结构的专利PDC复合片在钻头不同位置的合理布置使钻头具有较强的攻击性和抗研磨性；
3.强攻击性设计使钻头可获得高的机械钻速；
4.动态流场模拟技术应用于水力设计，使井底流场***优化，有利于提高排屑速度和防泥包。
因为PDC钻头的材料主要为铸造碳化钨和金刚石复合片，所以它寿命长，价值高。
二、金刚石钻头的破岩机理：
金刚石钻头的破岩作用是由金刚石颗粒完成的。要知道钻头的破岩作用，***须了解单粒金刚石的破岩作用。在坚硬地层中，单粒金刚石在钻压作用下使岩石处于极高的应力状态下（约4200-5700MPa，有的资料认为可达6300MPa），使岩石发生岩性转变，由脆性变为塑性。单粒金刚石吃入地层，在扭矩作用下切削破岩，切削深度基本上等于金刚石颗粒的吃入深度。这一过程如同“犁地”故称为金刚石钻头的犁式切削作用。
在一些脆性较大的岩石里（如砂岩、石灰岩等），钻头上的金刚石颗粒在钻压扭矩的同时作用下，破碎岩石的体积远大于金刚石颗粒的吃入与旋转体积。当压力不大时,只能沿金刚石的运动方向形成小沟槽，加大压力则会使小沟槽深部与两侧的岩石破碎，超过金刚石颗粒的断面尺寸。
金刚石钻头的破岩效果，除与岩性以及影响岩性的外界因素（如压力、温度、地层流体性质等）有关外，钻压大小是重要的影响因素。它和牙轮钻头一样，破岩时都具有表层破碎、疲劳破碎、体积破碎三种方式。只有当金刚石颗粒具有足够的比压吃入地层岩石，使岩石发生体积破碎时，才能取得理想的破岩效果。
