怎样根据岩石的硬度选择合适的钻头？

1. 怎样根据岩石的硬度选择合适的钻头？

金刚石钻头要根据岩石硬度才能确定钻头胎体硬度，岩石硬度不同金刚石钻头胎体也不同，其进尺速度也不同：　　一．如果是.在硬的、坚硬的、可钻性级别高的和裂隙、破碎的岩石中钻进时，应选用细粒表镶或细目数孕镶的钻头、扩孔器。
 
 二。在中硬的、可钻性级别低的和均质、完整的岩石中钻进时，应选用粗粒表镶或粗目数孕镶的钻头、扩孔器。
 
 三，在研磨性强的岩石中钻进时，应选用硬胎体的钻头、扩孔器。
 
 四，在研磨性弱的岩石中钻进时，应选用软胎体的钻头、扩孔器。　　在我国石油内部分级有7个等级，1-7分别为：极软；软，中软，中，中硬，硬，极硬，按岩石硬度来排行分为10个等级，依次是：滑石、石膏、指甲、方解石、铜币、萤石、磷灰石、钢刀、玻璃、正长石、钢锉、石英、刚玉、黄玉、金刚石。
 
 其实对于现在金钢石行业对金刚石钻头的设计很多金刚石钻头能钻所有的岩石层，只是它在钻燧石、花岗岩等硬度很高的岩层时，对钻头磨损厉害，这样就增加了钻井成本。由于钻头设计方式的不同，对这种地层更适合用牙轮钻头，能达到最高的经济效益。但是为了更好地开展工作，我们应该注意这些使用事项，一旦出现什么问题我们也好及时检查设备。

2. 深部钻探用金刚石钻头的选择

根据所钻岩石性质与钻进方法选择金刚石钻头类型的一般原则是:
1)软、中硬和完整均质岩石一般选用PDC钻头和碎聚晶钻头及表镶钻头。
2)硬、坚硬和破碎、裂隙及高研磨性岩石一般选用孕镶钻头。
3)研磨性强、粗粒、破碎的软岩石选用硬胎体金刚石钻头。
4)坚硬、弱研磨性、细粒完整岩石(“打滑”地层)选软胎体金刚石钻头。
5)若研磨性与硬度发生矛盾时,则服从于研磨性,例如遇研磨性强和硬度大的岩石应选用特硬胎体,否则胎体很快被岩石磨损使钻头失去工作能力。
6)岩层复杂,研磨性越强、越硬,应选用高品级、细粒金刚石。
7)岩石研磨性强,较破碎,颗粒粗,选用金刚石浓度较高的胎体。
8)岩石偏软,破碎,研磨性强,胎体偏硬,应选多水口、较大水口的孕镶金刚石钻头,反之选多水口、小水口钻头。
9)典型金刚石钻头唇面形状的适用范围:
①平底形。下孔后有一磨合过程,待磨成微弧形后才能正常进尺。稳定性较差,易造成钻孔弯曲,常用于钻进中硬和中等研磨性岩层。
②圆弧形唇面。可缩短初磨时间,常用于中硬和中等研磨性岩层。
③半圆形唇面。唇部内外刃有补强,适于硬和研磨性岩层。
④阶梯形唇面(单阶梯或多阶梯)。常用于绳索取心及其他厚壁钻头,产生破碎自由面,钻进稳定性好,有一定防斜效果,适用于中硬—坚硬弱研磨性岩层。
⑤锥形唇面(内锥、外锥、双锥)。在孔底稳定性、导向性好,利于防斜,常用于绳索取心钻头。
⑥底喷形唇面。孔底冲洗干净,在破碎岩层中能提高采心率,但加工复杂。
⑦同心圆锯齿形唇面。可造成孔底多自由面,产生的岩粉较粗有助于金刚石出刃;所需轴压较小,还有防斜作用;适于硬而致密弱研磨性岩石。
⑧直角梯形唇面。与孔底岩石接触面积小,比压大,水口大,适应地层具有一定广谱性,但不适用破碎地层。
⑨造斜钻头唇部的选择。分支点造斜应选底唇外侧弧度小的钻头,以便侧向克取岩石造出新孔;孔底造斜可选底唇外侧弧度稍大的钻头,以提高造斜钻头寿命和造斜质量。造斜钻头唇部中心应避开零转速的“死点”。
金刚石钻头的选择推荐表见表6-11。

表6-11 金刚石钻头选择及岩石适应条件推荐表

3. 合理选用金刚石钻头

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进效率很高，而在另一个矿区却效果很差。这些现象说明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。

4. 硬质合金钻头的常用岩石钻头

硬质合金钻头是靠钻压和自身旋转产生的冲击载荷破碎岩石的。在凿岩钻进中，钻头经受高频率的冲击载荷，且受到扭转、弯曲、拉伸、压缩等多种复合应力的作用，在高速回转碰撞的环境下经受岩石、岩粉和矿水等工作介质的磨损与腐蚀。国内外使用的牙轮钻头，多为三牙轮钻头。这种钻头的特点是：轴压和冲击载荷分布范围较大且均匀，并能充分利用有效空间，钻进平稳。牙轮钻头用硬质合金齿的尺寸和形状必须适用于岩石的特性，要求耐磨性好，强度高，不易碎裂和折断。牙轮钻头使用的硬质合金齿主要有：球形齿，锥球齿，楔形齿，边楔齿和用于轮背与爪尖的平顶齿等。一般地，钻进极坚硬岩层的牙轮钻头主要使用球形齿，钻压为892~1339MPa，转速为50~80r/min；钻进硬和中硬岩层用的牙轮钻头使用锥球齿，钻压为714~1071MPa，转速为60~100r/min；钻进软和中软岩层的牙轮钻头则使用楔形齿或边楔齿，钻压为535~803MPa，转速为80~120r/min。

5. 金刚石钻进参数的优选

金刚石钻头选型确定后,其钻进效率主要取决于钻压、转速、泵量等参数的选择。选择依据是岩石性质、设备和钻具、钻头类型、孔深、孔径及钻进工艺。
(一)钻压
金刚石钻进的机械钻速与钻压有密切关系。在一定范围内钻速随钻压增大而增加,但增加的趋势随孔底碎岩机理的不同而不同。如图6-43所示,金刚石钻进可分为三个岩石破碎区。

图6-43 钻压对钻速和金刚石磨耗的影响

当钻压很小(达不到岩石破碎强度极限)时,主要靠金刚石与岩石的摩擦引起岩石表面研磨破碎,钻速极低。这属于表面破碎区(图6-43中Ⅰ区)。
当钻压增大到岩石抗压入强度时,岩石产生体积破碎,钻速随钻压呈直线增长(图6-43中Ⅲ区)。单位进尺的金刚石耗量也随钻压而增大。
由表面破碎Ⅰ区过渡到体积破碎Ⅲ区经过疲劳破碎Ⅱ区(图6-43中Ⅱ区)。在此区域内,钻进速度比Ⅰ区高,但钻压仍达不到岩石体积破碎值,只是沿接触面边缘产生裂隙或部分破碎,依靠多次重复使裂纹扩展才能破碎岩石——疲劳破碎。
体积破碎开始时(Ⅲ区)的钻进压力被称为临界压力。岩石越硬,金刚石颗粒越粗,临界压力值越大;随着转速增大,临界压力值将增大。如果钻压大于允许值,钻速虽有提高,但由于岩屑颗粒增大,胎体底唇面与孔底的间隙减小,岩粉被重复破碎,致使金刚石过多出露和早期脱落,甚至可能导致烧钻事故。因此,在Ⅲ区以后机械钻速的增长将小于钻压增长,甚至出现钻速下降,单位进尺的金刚石耗量急剧增大。因此钻压存在着如图6-43阴影区的最佳区域。
孕镶金刚石钻头的金刚石均匀分布在胎体中,且粒度很小,钻压W可以用钻头单位面积上的压力值进行计算。
W=F·P (6-9)
式中:W为钻头钻进压力,kN;F为钻头实际的工作唇面面积,cm2;P为单位底唇面积允许的压力,kN/cm2。
不同可钻性岩石的P推荐值为:可钻性7级以下的中硬岩石0.40～0.55kN/cm2;7～9级硬岩石0.60～0.75kN/cm2;10级以上坚硬岩石0.8～0.9kN/cm2。
不同口径规格金刚石钻进压力参考值如表6-12所示。

表6-12 不同口径金刚石钻进钻压参考值　单位:kN

(二)转速
转速是影响金刚石钻进效率的另一个重要因素。在一定条件下,转速越高则钻速也越高(图6-44),只是不同岩石的增幅不同,岩石越软,增幅越大。

图6-44 金刚石钻进中钻速与转速的关系

1—角闪片麻岩;2—混合岩化的片麻岩;3—均质混合片麻岩;4—闪长岩;5—花岗岩;6—石英岩
转速与金刚石磨耗的关系比较复杂。若其他条件不变二者之间存在一个合理值。转速过小或过大,金刚石的磨耗量都较大。选择转速时必须注意防止钻杆柱进入共振状态,使金刚石的单位磨耗量急剧增加。
通常以线速度来规定钻头的转速:表镶钻头1.0～2.0m/s;孕镶钻头1.8～3.0m/s;复合片钻头0.5～1.5m/s。不同口径规格的金刚石钻进转速参考值如表6-13所示。

表6-13 不同口径金刚石钻进转速参考值 (单位:r/min)

(三)冲洗液量(泵量)
金刚石钻头的出刃量很小,如果冲洗液量不足,使孔底积聚大量岩屑将减少金刚石的切入深度,造成金刚石前面的岩屑被挤压在金刚石下被重复破碎,并会垫起钻头阻碍其破碎岩石(图6-45)。金刚石钻进中,如果孔底断水干摩擦2min钻头便会烧毁。冲洗液在金刚石钻进中除了完成排粉、冷却、护壁功能外,还将起到润滑钻具、帮助孕镶钻头自锐的作用。应从以下三方面来优选金刚石钻进的泵量:

图6-45 钻头下的岩粉挤压情况

1—钻头胎体;2—岩屑;3—金刚石
1.冷却钻头的需要
设送到钻头处的冲洗液温度为t1,经过钻头唇部吸收了摩擦热而上升到t2,流量Q维持洗井液温度不再升高。按照热平衡有如下计算式
L摩=1000CQ(t1-t2) (6-10)
式中:C为冲洗液比热,J/kg·K;Q为冲洗液量,L/s,取1L的质量等于1kg;L摩为消耗于摩擦的功,kJ。
于是得出冲洗液量为:
Q=1000L摩/C(t1-t2) (6-11)
因为L摩=p·f·u
所以Q=1000pfu/C(t1-t2)(6-12)
式中:p为钻头钻压,N;f为钻头与岩石的摩擦系数,0.3～0.5;u为钻头回转线速度,m/s。
试验得出,温度t2与t1的差值不超过10K,即可保证钻头安全工作。因此,计算时取t2-t1=10K。冲洗液的比热C取水的比热值4.2×103J/kg·K。
2.钻头底唇面下及时排粉的需要
冲洗液从钻头底唇面与岩石间缝隙流过的称之为“缓流”或“漫流”,其阻力大,流速低;从水口流出的称之为“急流”,阻力小,流速高。孕镶金刚石钻头的冷却与排粉作用主要靠急流。满足排粉的急流冲洗量计算式如下:
Q=6SkUkε (6-13)
式中:Sk为水口断面面积和,cm2;Uk为水口处急流水流出的速度,m/s;ε为孔底结构形状系数。
试验得出急流水流速应不低于1.5～2.0m/s才有效。系数ε取1.0～1.5,孔底断面为平底形与弧形的取1.0,阶梯形和锯齿形的取1.50。
3.岩粉离开孔底上返的需要
岩粉离开孔底沿孔壁、钻具间环状间隙上返所需的冲洗液量为:
Q=6SnUn (6-14)
式中:Sn为钻孔与钻具之间的最大环状断面面积,cm2;Un为冲洗液流上升的速度,m/s。不低于0.3～0.7m/s。
从上述三种计算所得的冲洗液量中选取最大值作为应用量。因为按照岩粉升速计算得到的值为最大,且条件简单,所以普遍应用于钻探生产中。
金刚石钻进中不同口径的冲洗液量推荐值如表6-14所示。

表6-14 不同口径金刚石钻进冲洗液量参考值

(四)泵压
泵压是冲洗液流经钻进循环系统的总阻力,是个被动参数。通过泵压变化可以判断孔底钻进工况。一般情况下,清水钻进泵压递增率为0.2MPa/100m。泵压小幅度上升或下降是孔底换层征兆;泵压猛然大幅增高,伴随钻速下降或不进尺,可能是岩心堵塞;如果突然明显下降,多为钻具折断、脱扣及孔底漏失所致。
为了降低深部钻探的高泵压,多采用增大钻孔与钻具间环状间隙的办法来解决。例如,N系列口径的绳索取心钻头外径增大至Φ77mm～Φ78mm;H系列口径的增大至Φ97mm～Φ98mm。钻头外径增大2～3mm,3000m孔深的泵压约降低1.5～2.0MPa。
总之,不同的破碎岩石机理对钻进参数要求不同。软至中硬岩层宜选低转速、低钻压、大泵量;硬岩层钻进宜选高转速、中钻压、中泵量;坚硬岩层钻进宜选低转速、高钻压、小泵量。在优选钻进参数时还应考虑以下因素:
1)钻孔弯曲、孔径不均和岩层破碎情况下,应适当减小钻压和转速;钻孔结构简单,环空间隙小,孔深不大,应尽量选高转速。
2)深孔施工受钻机驱动能力和钻杆柱质量限制,应控制钻压和转速。
3)钻头胎体较软或耐磨性较低应采用较小钻压;反之,采用较大钻压。
4)钻头金刚石质量好、浓度高、粒度大,应选较大钻压和高转速;反之,采用较小钻压。同样浓度的钻头,金刚石颗粒大的用较小钻压、较低转速,反之,采用较大钻压、高转速;转速高、钻速快、岩层研磨性强和岩屑颗粒粗时,应选大泵量,反之亦然。
5)孕镶钻头的冲洗液量应大于表镶钻头,复合片钻头可超过表镶或孕镶钻头冲洗液量的20%～50%,钻杆住密封不好时,应适当增加冲洗液量。
6)采用冲击回转或孔底动力机钻进时,冲洗液量需满足孔底动力要求。

6. 金刚石钻进技术参数的优选

8.3.1 孕镶金刚石钻头的碎岩机理
孕镶金刚石钻头是岩心钻探中主要使用的钻头，它所用的金刚石颗粒小，且埋藏于胎体之中。为达到碎岩钻进和钻速恒定，必须同时具备以下两个条件：
1）有一定的压力和扭矩（转速）使唇面上多而小的金刚石对孔底岩石进行刻划、磨削或微压碎、微剪切，其碎岩机理类似于砂轮磨削工件。
2）包裹金刚石的胎体随着金刚石的逐渐磨钝、磨损而适度磨耗，使新的金刚石良好出露、碎岩，即保持良好的自磨出刃（“自锐”）。
因此，孕镶金刚石钻头的碎岩机理可认为是：回转切削、磨削碎岩，兼有压碎、压皱、剪切作用。
8.3.2 金刚石钻进技术参数的选择与调整原则
（1）钻压
确定合理的钻压是提高钻进效率，降低成本的重要措施之一。应根据岩石可钻性、研磨性、完整程度、钻头底唇面积、金刚石粒度、品级和数量选择钻压。为保证钻头有效碎岩和合理寿命，钻压选择应重点把握以下几点：
1）应使每粒工作金刚石与岩石接触应力大于岩石的抗压入硬度，小于钻头胎体材料的抗压入硬度。
2）应使每粒工作金刚石的接触应力小于金刚石的强度。
3）必须使金刚石接触面上的单位压力大于岩石的抗压强度，而小于金刚石的抗压强度。
4）使工作唇面的金刚石切入岩石的合理深度。
钻头中金刚石出刃量是非常微小的。当金刚石切入岩石深度过大时，孔内排粉间隙太小，恶化孔底和冷却条件，引起岩粉堵塞，钻头磨损和钻速下降，甚至发生微烧事故；当金刚石切入岩石深度过小时，则钻头易打滑，钻速降低，影响正常钻进。在钻进过程中，可通过对钻速快慢的分析，确定金刚石合理的切入岩石深度，以达到既有适当高钻速，又有较低金刚石钻头消耗量。
（2）转速
转速是影响金刚石钻头钻速的重要因素。应根据岩石性质、钻孔结构及设备能力等因素选择转速，即考虑获得较高的钻速，也要保证合理的钻头寿命。
1）由于孕镶钻头所用的金刚石粒度很小，出刃量微小，主要靠高转速来获取钻进效率。在一定条件下，转速越快，钻速也越高。
2）转速与金刚石磨损的关系比较复杂。在其他条件不变，钻头转速存在临界值，即在某一转速下金刚石磨损量最小。
（3）泵量
泵量的大小既必须保证冲洗液完成排除岩粉、冷却钻头等功能需求，也应能实现钻头金刚石自锐、防止复杂地层孔壁遭受冲刷破坏等要求。应视岩石性质、环状间隙、钻头类型、金刚石粒度、胎体性能等因素进行选择与适当调整。
（4）泵压
泵压反映一定泵量的情况下，冲洗液在特定钻进环境中的流动阻力。泵压的大小受钻杆内径及其密封、取心钻具过水断面、钻头水口、钻孔环状间隙、钻孔漏失情况等因素的影响，是反映孔内状况的敏感参数之一（如：泵压发生小幅度的上升或下降，一般是孔底换层的征兆；泵压猛然大幅度增高，伴随钻速下降或不进尺，可能发生岩心堵塞或烧钻现象；如果泵压突然大幅度下降，多是钻具折断或脱扣）。钻进过程中，应设法降低泵压，保证钻进所需泵量的实现（如：随着钻头胎体消耗，进行钻头水口修磨，修磨后钻头水口高度不得小于3mm；加大钻孔环状间隙等）。
金刚石钻进技术参数的影响因素及其综合选择见表8.8。

表8.8 金刚石钻进技术参数的影响因素及其选择表

8.3.3 钻进技术参数组合的优选
金刚石钻进技术参数主要包括钻压、转速、泵量，三者是互为因果且相互制约的，存在着最优化的配合关系。钻进中应根据岩层性质和其他技术条件，结合实践经验，选择最优化的钻进技术参数组合，以达到优质、高效、长寿、低耗、安全的目的。
8.3.3.1 最优化钻进技术参数组合的评价标准
钻进技术参数最优组合的标准是：在保证钻孔质量的前提下，获得最佳的钻速和最低的成本。当钻进规程达到最优值时，钻进技术参数的组合也是比较合理的。
8.3.3.2 钻进技术参数最优组合的确定方法
（1）钻进技术参数的优化选择方法
根据“金刚石钻探规程参数的优选”（石昆山，1989）方法，以提高钻进机械效率为主要目的，探讨钻进技术参数之间的相关性规律，提高钻探技术经济效益：选择钻头回转线速度（转速n）、比压、流量Q为自变元，以金刚石钻探的平均机械钻速为因变元，采用直观分析、回归分析以及方差分析相结合的方法。
（2）钻进技术参数优化的约束条件
钻进技术参数优化组合的确定受到众多的因素制约。除了受钻遇岩石的物理力学性质、钻头类型及其结构参数、钻孔直径、孔身结构和深度、钻探设备的性能、冲洗液类型、工人技术水平等的约束外，还受参数选择后果的约束，如：
——对钻速提高而言，调高转速比增大钻压明显。在一定的转速范围内，高的转速将取得更高的钻速。但是，转速愈高，对钻头、工具、设备及油料等的消耗也愈大。
——大压力、高转速是可获得高钻速，但钻头磨损加剧、寿命缩短和成本增加。这需要在实践中给予平衡。
——在石英含量很高的岩石中钻进，若用高转速，可能导致钻头唇面的磨光而不进尺；若选用适当的较低转速，可能因钻头唇面与岩石接触时间的增加，促进岩石深部缺陷的发育和扩大，反而会有较好的钻速。
8.3.3.3 不同岩层钻进技术参数组合的选择思路
（1）较软的均质、完整、强研磨性的岩层
由于其抗压强度较小，易于体积破碎，一般钻速高，岩粉颗粒大且数量多，多具粘性，易于糊钻、堵塞。钻进中主要解决的是排渣、冷却和保证冲洗液畅通的问题。因此，可采用低钻压、高转速和大泵量钻进。
（2）完整的强研磨性岩层
钻进时排渣、冷却不存在问题，可采用大钻压、大泵量和高转速钻进，以求高钻速。泵量的选择在保证排渣和冷却及时的前提下，也应保证孔壁不被冲蚀失稳。
（3）坚硬、破碎、非均质、裂隙发育的岩层
为了延长钻头寿命，宜采用轻压力、慢转速，泵量要相应减少。若孔底有渗漏，则确定返浆量还应包括补充的渗漏量。
不同岩层钻进技术参数选择思路见表8.9。

表8.9 不同岩层钻进技术参数选择的思路

根据上述的原则、方法与思路，通过试验确定了马坑矿区绳索取心钻进技术参数组合（表8.10）和SYZX75绳索取心液动锤钻进最佳技术参数（见表8.3）。

表8.10 绳索取心钻进技术参数组合经验推荐表

7. 金刚石钻头能打多少级的岩层？岩石级别排行榜

安我国石油内部分级有7个等级，1-7分别为：极软（JR）{包括：泥岩、石膏、岩盐、软页岩、软石灰岩}；软（R）{泥岩、石膏、岩盐、软页岩、软石灰岩}；
           中软（ZR){中软页岩、硬石膏、中软石灰岩、中软砂岩};
           中（Z){硬页岩、石灰岩、中软石灰岩、中软砂岩}
           中硬（ZY) {石英砂岩、花岗岩、硬石灰岩、大理岩}
           硬（Y） {石英砂岩、花岗岩、硬石灰岩、大理岩}
           极硬（JY）{燧石岩、花岗岩、石英岩、玄武岩、黄铁矿}
按岩石硬度来排行分为10个等级，依次是：滑石、石膏、指甲、方解石、铜币、萤石、磷灰石、钢刀、玻璃、正长石、钢锉、石英、刚玉、黄玉、金刚石。（里面包含了参照物）

其实金刚石钻头能钻所有的岩石层，只是它在钻燧石、花岗岩等硬度很高的岩层时，对钻头磨损厉害，这样就增加了钻井成本。由于钻头设计方式的不同，对这种地层更适合用牙轮钻头，能达到最高的经济效益。

这是我所知道的，不知道能不能帮你！

8. 金刚石钻头及其结构参数

(一)金刚石钻头的组成与分类
1.金刚石钻头组成
金刚石钻头是金刚石钻进破碎岩石的工具,它由三部分组成;即:金刚石、胎体和钻头体(图2-60)。

图2-60 金刚石钻头组成

1—金刚石;2—胎体;3—钻头体
2.金刚石钻头分类
金刚石钻头按金刚石被包镶于胎体部位的不同,有孕镶金刚石钻头和表镶金刚石钻头之分。把金刚石包镶于胎体内部的钻头称为孕镶金刚石钻头;金刚石包镶出露于胎体表面的钻头称为表镶金刚石钻头。
金刚石钻头还可按其用途不同,分为提钻取心金刚石钻头和绳索取心金刚石钻头;按制作材料不同,分为聚晶金刚石(PCD)钻头和金刚石复合片(PDC)钻头;按制作加工工艺、方法不同,分为热压、电镀钻头等。
(二)金刚石钻头的结构参数
金刚石钻头的结构参数包括:钻头体、金刚石含量、金刚石粒度、胎体硬度、水口、钻头唇面形状等。
1.钻头体
金刚石钻头体的制作要求如下:
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。
一个钻头包镶的金刚石量,称为金刚石含量,以克拉ct计。
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。
3.金刚石粒度
分颗粒级和粉末级两类。
颗粒级金刚石粒度直径大于1mm,其粒度均以粒/ct表示;粉末级金刚石粒度直径小于1mm,粒度以“目”表示。“目”即网目数,为筛网在每平方英寸内的网眼数。
表镶钻头金刚石粒度以粒/ct表示;孕镶钻头金刚石粒度以“目”表示。
4.金刚石钻头胎体
钻头胎体是钻头底部包镶金刚石的一圈合金;主要由骨架材料和黏结金属两部分组成。
金刚石钻头的质量,在很大程度上取决于钻头胎体成分及其性能。胎体采用粉末冶金法和电镀法制成各种形状。
对表镶钻头胎体,其作用在于牢固地包镶金刚石,并可靠地与刚体焊接;而孕镶钻头的胎体,除具有表镶钻头胎体作用外,还要保证金刚石在钻进过程中有自锐的作用。
金刚石钻头胎体硬度等级分别用HRC加硬度数值表示。如:HRC45,HRC40,HRC35,HRC30等。
5.金刚石钻头水口
钻头水口分别由底部、内、外侧部的水槽构成。
钻头水口作用:与硬质合金钻头的作用一样;疏通冲洗液;冷却钻头;排出岩粉;确保安全钻进施工。
6.金刚石钻头唇面形状
金刚石钻头的唇面形状是根据岩石性质决定的。目的是为了提高钻速,提高钻具的稳定性和延长钻头的使用寿命。
常见的唇面纵剖面形状有弧边形、半圆形、平底形、阶梯形、锥形和锯齿形等。