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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?。單粒金剛石吃入地層，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,只能沿金剛石的運(yùn)動方向形成小溝槽，加大壓力則會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，才能取得理想的破巖效果。
金剛石鉆頭在很深的孔內(nèi)連續(xù)總做，動負(fù)荷大，負(fù)載變化大，冷卻潤滑條件差，破碎巖屑重復(fù)被破碎和研磨鉆頭，在這樣的一種工作環(huán)境下，鉆頭的破巖機(jī)制很復(fù)雜。
有一種觀點(diǎn)認(rèn)為鉆頭金剛石是表面破碎、刮擦研磨、磨損、磨削方式來破碎巖石的，這可以從金剛石尺寸小、切削厚度小、切入深度小、硬質(zhì)點(diǎn)多、高轉(zhuǎn)速時效高等方面說明這一點(diǎn)。
