金刚石复合片钻头钻进分析

金刚石钻头破碎岩石的好坏与岩石的力学性质有着密切的关系，对不同岩石采用不同的破岩方式是很重要的。目前钻探上常用的破岩方式有剪切、犁削、磨削和压碎法几种。

对于不同的破岩方式会产生不同的钻进效果。在钻进中, 无论采取那种破岩方式, 如将它全部说为某一种破岩方式都是不完全的, 因为钻进中地层是千变万化的, 而钻头承受各种力的影响, 受岩石的磨损也在变化。无论怎样变化, 在中硬以下地层中钻进, 金刚石钻头的效果都优于其它钻头。

复合片破碎岩石的优点:

1 .金刚石钻头与硬质合金钻头

金刚石钻头的破岩原理与硬质合金钻进的初期相同, 这是由于硬质合金初始钻进时, 刃部很锋利, 效率很高, 但由于硬质合金不耐磨, 很快将刃部磨平或者受力不均而崩刃, 这时的硬质合金巳不是以剪切形式破碎岩石, 而是变为压碎法破碎岩石, 此时, 往往由于钻压不足。效率也急速下降, 钻头寿命很低; 而金刚石钻头由于刃部的金刚石的耐磨性远远高于硬质合金, 在地层中钻进磨损很慢, 始终能保持着以剪切形式克取岩石,效率变化不大, 寿命较长。

2. 金刚石钻头与复合片钻头

众所周知, 复合片钻头是以切削方式克取岩石,聚晶金刚石很耐磨, 但由于金刚石颗粒很小, 在复合片上包镶的面积有限, 出刃量很少, 每粒金刚石只能磨损1/3左右就脱离, 因此复合片不能较深的压入岩石作功, 形成不了体积破碎岩石, 效率也就不高; 而金刚石钻头则集中了金刚石高的耐磨性和硬质合金大的出刃, 能形成体积破碎岩石, 钻进效率高的优点。

复合片切削原理图

3. 金刚石钻头钻头与天然表镶钻头

天然表镶金刚石钻头是以犁削形式破碎岩石, 其出刃量小于硬质合金大于孕镶钻头。当新的表镶钻头钻进时, 有锋锐的尖刃, 碰到岩石金刚石很容易压入, 钻进效率也很高, 但随着时间的延长金刚石的尖刃不断的磨损或者崩离, 使得金刚石慢慢的变为浑圆状, 钻进效率也逐步下降。但是, 由于天然金刚石的硬度和耐磨性都大大高于硬质合金, 它的效率下降速度也就缓慢得多, 而不象硬质合金那样急速下降。尽管这样, 金刚石钻头钻进的效率还是高于表镶钻头。