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簡要討論了金剛石鉆頭的破巖機理
一、金剛石鉆頭的優(yōu)點:
1.力平衡設(shè)計使鉆頭具有良好的導(dǎo)向性能，適用于井下電機定向鉆削，徑向振動小;
2.專利PDC復(fù)合片在鉆頭不同位置的合理排列，使鉆頭更具攻擊性和耐磨性;
3.侵略性的設(shè)計使鉆頭能夠達到較高的機械鉆速;
4.將動態(tài)流場模擬技術(shù)應(yīng)用到水力設(shè)計中，對井底流場進行優(yōu)化，有利于提高排屑率和防泥包。
由于PDC鉆頭主要由鑄造碳化鎢和金剛石復(fù)合材料制成，所以使用壽命長，價值高。
二、金剛石鉆頭破巖機理:
金剛石鉆頭的破巖是由金剛石顆粒完成的。要了解鉆頭的破巖作用，必須了解單個鉆石的破巖作用。在堅硬地層中，單顆金剛石在鉆壓作用下使巖石處于非常高的應(yīng)力狀態(tài)(約4200-5700mpa，有資料認為可達6300MPa)，使巖石發(fā)生由脆性向塑性的巖性轉(zhuǎn)變。當(dāng)一顆鉆石進入地層時，切割深度基本上等于鉆石顆粒在扭矩作用下的穿透深度。這個過程就像“犁地”一樣，被稱為金剛石鉆頭的犁削作用。
在一些脆性巖石(如砂巖、石灰?guī)r等)中，金剛石顆粒在鉆頭上的體積遠遠大于金剛石顆粒在鉆轉(zhuǎn)矩作用下的穿透和旋轉(zhuǎn)的體積。當(dāng)壓力不太大時，只能沿著鉆石運動的方向形成小的凹槽。如果壓力增大，會使兩側(cè)的小凹槽和巖石的深部斷裂，超過金剛石顆粒的橫截面尺寸。
金剛石鉆頭的破巖效果與巖性及影響巖性的外部因素(如壓力、溫度、地層流體性質(zhì)等)有關(guān)，鉆壓是一個重要因素。它與牙輪鉆頭相同，當(dāng)巖石破碎時，有三種破碎方式:表面破碎、疲勞破碎和體積破碎。金剛石顆粒只有在具有足夠的比壓作用下才會進入地層巖石，使巖石體積破碎，才能達到理想的破巖效果。
