金剛石鉆頭

(PDC鉆頭）金剛石復(fù)合片

做切削刃的鉆頭稱為金剛石鉆頭。該鉆頭屬一體式鉆頭，整個(gè)鉆頭沒有活動(dòng)的零部件，結(jié)構(gòu)比較簡單，具有高強(qiáng)度、高耐磨和抗沖擊的能力，是20世紀(jì)80年代世界鉆井三大新技術(shù)之一?，F(xiàn)場使用證明，金剛石鉆頭在軟-中硬地層中鉆進(jìn)時(shí)，有速度快、進(jìn)尺多、壽命長、工作平穩(wěn)、井下事故少、井身質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。

金剛石鉆頭不但使用時(shí)間長，還可以重復(fù)利用，返廠修復(fù)的金剛石鉆頭使用起來和出廠的 金剛石鉆頭使用效果差不多，能大量的節(jié)約鉆井成本。

鉆頭質(zhì)量的好壞、鉆頭類型與地層巖性是否適應(yīng)，對加快鉆井速度和提高單只鉆頭進(jìn)尺起著重要的作用。鉆一口油氣井一般要使用不同尺寸的多只鉆頭，在鉆上部地層時(shí)要使用直徑較大的鉆頭，因鉆頭鉆進(jìn)的地層較軟，單只鉆頭進(jìn)尺多、使用的時(shí)間短，一個(gè)鉆頭一般可重復(fù)使用幾口井；而在鉆下部地層時(shí)要使用直徑較小的鉆頭，因地層硬、單只鉆頭的進(jìn)尺少，一般要使用多只鉆頭。一只下井新鉆頭鉆井進(jìn)尺的多少主要取決于鉆頭的尺寸、類型、地層的軟硬和鉆進(jìn)參數(shù)的配合。一般來說，鉆頭尺寸越大、地層越硬，進(jìn)尺越少；鉆頭尺寸越小、地層越軟，鉆頭進(jìn)尺就越多。

1 力平衡設(shè)計(jì)使鉆頭具有良好的導(dǎo)向性，適應(yīng)配合井下馬達(dá)應(yīng)用于定向鉆井，具有較小的徑向震動(dòng)；

2 不同結(jié)構(gòu)的專利PDC復(fù)合片在鉆頭不同位置的合理布置使鉆頭具有較強(qiáng)的攻擊性和抗研磨性；

3 強(qiáng)攻擊性設(shè)計(jì)使鉆頭可獲得高的機(jī)械鉆速；

4 動(dòng)態(tài)流場模擬技術(shù)應(yīng)用于水力設(shè)計(jì)，使井底流場最優(yōu)化，有利于提高排屑速度和防泥包。

因?yàn)?/span>PDC鉆頭的材料主要為鑄造碳化鎢和金剛石符復(fù)合片，所以它壽命長，價(jià)值高。金剛石鉆頭的破巖機(jī)理

金剛石鉆頭的破巖作用是由金剛石顆粒完成的。要知道鉆頭的破巖作用，就須了解單粒金剛石的破巖作用。在堅(jiān)硬地層中，單粒金剛石在鉆壓作用下使巖石處于極高的應(yīng)力狀態(tài)下（約4200-5700MPa，有的資料認(rèn)為可達(dá)6300MPa）使巖石發(fā)生巖性轉(zhuǎn)變，由脆性變?yōu)樗苄浴瘟＝饎偸匀氲貙?，在扭矩作用下切削破巖，切削深度基本上等于金剛石顆粒的吃入深度。這一過程如同“犁地”故稱為金剛石鉆頭的犁式切削作用。

在一些脆性較大的巖石里（如砂巖、石灰?guī)r等），鉆頭上的金剛石顆粒在鉆壓扭矩的同時(shí)作用下，破碎巖石的體積遠(yuǎn)大于金剛石顆粒的吃入與旋轉(zhuǎn)體積。當(dāng)壓力不大時(shí),只能沿金剛石的運(yùn)動(dòng)方向形成小溝槽，加大壓力則會(huì)使小溝槽深部與兩側(cè)的巖石破碎，超過金剛石顆粒的斷面尺寸。

金剛石鉆頭的破巖效果，除與巖性以及影響巖性的外界因素（如壓力、溫度、地層流體性質(zhì)等）有關(guān)外，鉆壓大小是重要的影響因素。它和牙輪鉆頭一樣，破巖時(shí)都具有表層破碎、疲勞破碎、體積破碎三種方式。只有當(dāng)金剛石顆粒具有足夠的比壓吃入地層巖石，使巖石發(fā)生體積破碎時(shí)，才能取得理想的破巖效果。