做切削刃的鉆頭稱為金剛石鉆頭。該鉆頭屬一體式鉆頭，整個鉆頭沒有活動的零部件，結構比較簡單，具有高強度、高耐磨和抗沖擊的能力，是20世紀80年代世界鉆井三大新技術之一。現場使用證明，金剛石鉆頭在軟-中硬地層中鉆進時，有速度快、進尺多、壽命長、工作平穩、井下事故少、井身質量好等優點。金剛石鉆頭不但使用時間長，還可以重復利用，返廠修復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，能大量的節約鉆井成本。

目錄 

優勢 

金剛石鉆頭的破巖機理

金剛石鉆頭使用 

金剛石鉆頭

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

優勢

1 力平衡設計使鉆頭具有良好的導向性，適應配合井下馬達應用于定向鉆井，具有較小的徑向震動； 

2 不同結構的zhuanliPDC復合片在鉆頭不同位置的合理布置使鉆頭具有較強的攻擊性和抗研磨性； 

3 強攻擊性設計使鉆頭可獲得高的機械鉆速； 

4 動態流場模擬技術應用于水力設計，使井底流場最優化，有利于提高排屑速度和防泥包。 

因為PDC鉆頭的材料主要為鑄造碳化鎢和金剛石復合片，所以它壽命長，價值高。(精鉆金剛石鉆頭） 

金剛石鉆頭的破巖機理

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。在堅硬地層中，單粒金剛石在鉆壓作用下使巖石處于極高的應力狀態下（約4200-5700MPa，有的資料認為可達6300MPa），使巖石發生巖性轉變，由脆性變為塑性。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、石灰巖等），鉆頭上的金剛石顆粒在鉆壓扭矩的同時作用下，破碎巖石的體積遠大于金剛石顆粒的吃入與旋轉體積。當壓力不大時,只能沿金剛石的運動方向形成小溝槽，加大壓力則會使小溝槽深部與兩側的巖石破碎，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、地層流體性質等）有關外，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。只有當金剛石顆粒具有足夠的比壓吃入地層巖石，使巖石發生體積破碎時，才能取得理想的破巖效果。

一．金剛石鉆頭鉆前準備

1、檢查上一只金剛石鉆頭是否存在有鉆頭體損壞，掉齒等，確定井底清潔，無落物。

2、小心搬運金剛石鉆頭，將金剛石鉆頭放置在橡膠墊或木板上。禁止把金剛石鉆頭直接放置在鐵板上。

3、檢查金剛石鉆頭切削齒是否有損傷，金剛石鉆頭內是否有異物，噴嘴孔內是否有O型密封圈，根據需要安裝噴嘴。

二．金剛石鉆頭上扣

1、清理金剛石鉆頭公扣或母扣并涂抹絲扣油。

2、將卸扣器卡在金剛石鉆頭上，放下鉆柱使之與公扣或母扣接觸上扣。

3、把金剛石鉆頭和卸扣器一起 放入轉盤補心，然后按照推薦上扣扭矩值旋緊絲扣。

三．下鉆

1、下放金剛石鉆頭要慢，通過轉盤，防噴器，套管懸掛器尤其要緩慢，以保護好切削齒。

2、注意上次起鉆時出現的遇阻井段，下鉆過程中遇到縮徑和狗腿時應使鉆頭緩慢通過。

3、距井底約1根單根時開始以50~60rpm的鉆速旋轉并開泵一額定排量沖洗井底。

4、注意觀察指重表和扭矩使金剛石鉆頭平穩接觸井底。

四．金剛石鉆頭劃眼

1、不推薦使用金剛石鉆頭進行井段劃眼。

2、如必須進行劃眼時，應以額定排量，緩慢低扭矩劃眼。

五．金剛石鉆頭造型

1、保持額定排量，下放金剛石鉆頭至井底。

2、采用緩慢鉆進至少1m，以建立井底模型。

3、以每次10kN的增加量將鉆壓增至正常鉆進最佳值，嚴禁加壓過猛，造成金剛石鉆頭的先期破壞。

4、保持鉆壓恒定調整鉆速以便獲得最佳的鉆進參數組合。

六．金剛石鉆頭正常鉆進

1、在遇到研磨性強或硬砂泥巖時，降低鉆速以延長金剛石鉆頭壽命。

2、遇到地層變化或夾層時調整鉆速和金剛石鉆頭以保持最佳的鉆井效能。

3、每次接單根注意以下幾點：3．1 恢復泵沖數并檢查立管壓力。3．2 在金剛石鉆頭接觸井底前開泵，以50~60rpm的鉆速緩慢下放金剛石鉆頭至井底。3．3 緩慢恢復加壓至原金剛石鉆頭，然后增加鉆速至原鉆速。

現場使用證明，金剛石鉆頭在軟-中硬地層中鉆進時，有速度快、進尺多、壽命長、工作平穩、井下事故少、井身質量好等優點。金剛石鉆頭不但使用時間長，還可以重復利用，返廠修復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，能大量的節約鉆井成本。

如何選用金剛石鉆頭

1、軟的、中硬和完整均質的硬巖層一般宜用表鑲鉆頭；硬的、堅硬的和破碎的、軟硬不均的、裂隙性和高研磨性巖層宜選用孕鑲鉆頭。

2、胎體硬度應根據巖層的研磨性、破碎程度、硬度、顆粒度等因素選擇，其中主要因素為巖層研磨性和破碎程度。巖層研磨性強、破碎程度厲害、較軟、顆粒度粗的選用硬胎體。反之，研磨性弱、均質完整、硬度大、顆粒度細的巖層（如“打滑”巖層）選用的胎體應偏軟。如研磨性與硬度發生矛盾時，則服從于研磨性，例如遇研磨性強和硬度大的巖層時，應選用特硬胎體。否則胎體很快被巖層磨損，使鉆頭失去工作能力。

3、巖層復雜、研磨性越強、越硬，選用的金剛石品級應越好，金剛石的粒度應越細。

4、巖層強研磨性、較破碎、顆粒粗，選用濃度較高的胎體。

5、巖層偏軟、破碎、研磨性強，胎體偏硬，使用的是孕鑲鉆頭，則鉆頭水口部位通水截面應大，宜采用多水口鉆頭。反之，采用少水口鉆頭。

金剛石鉆頭唇面形狀的選擇決定于巖石性質和鉆頭的用途等因素。

矩形唇面  又稱平底形，常用于孕鑲鉆頭。它加工方便：有最小的工作面積，因而要求的鉆壓較小，從而在同樣鉆進參數條件下獲得較高的鉆速。但它下至孔底時有一磨合過程，即開始進尺較慢，待磨成微弧形后，才以正常速度進尺。其次其穩定性較差，易造成鉆孔彎曲。此唇面常用于鉆進中硬和中等研磨性巖層。

圓弧形唇面  可縮短初磨時間，常用于中硬和中等研磨性巖層。

半圓形唇面  即鉆頭底唇半徑等于二分之一壁厚。唇部內外刃得到加強，適用于硬和研磨性巖層。

階梯形唇面  有一、二、三階梯多種，通常用于繩索取心鉆頭及單管厚壁鉆頭。這種鉆頭在鉆進時有較好的穩定性；碎巖時自由面較多而效果好，適用于鉆進中硬巖層。目前在堅硬弱研磨性巖層中使用，也獲得較好的效果。

錐形唇面    這種鉆頭在孔底有良好的穩定性和導向性，有利于防斜。繩索取芯鉆頭中常用。錐形唇面還可分內錐、外錐、雙錐數種。

底噴形唇面  對孔底沖洗干凈;在破碎巖層中鉆進,還能提高采心率:但加工復雜。

同心圓鋸齒形唇面  又稱尖環槽形，金剛石主要分布在齒形部分。內外側用的粒度較大，以保證鉆頭直徑。齒形唇面能造成多自由面的孔底，使鉆頭對巖石作磨削與剪切相結合的破碎作用，獲得較粗顆粒的巖粉，有助于金剛石的出刃，提高機械鉆速。由于鉆頭所需軸壓較小，還有較好的防斜作用。齒形唇面鉆頭適用于鉆進硬而致密弱研磨性巖層。

根據以上原則，具體選擇時還可參照下面幾條：

1、6-7級完整均質的巖石選用人造聚晶表鑲金剛石鉆頭和粗粒表鑲金剛石鉆頭，粒度為10-20粒/克拉，胎體硬度應在HRC45左右。

2、7-8級中等研磨性，較完整的巖層選用粒度為20-40粒/克拉的中粒表鑲鉆頭和60目以粗的孕鑲鉆頭，胎體硬度為HRC40左右。

3、9級以上中等研磨性，較完整的巖層選用80目以細的孕鑲鉆頭或者品級好的粒度為40-60粒/克拉的細粒表鑲鉆頭，胎體硬度應在HRC35-40左右。

4、研磨性強的巖層（如石英砂巖）應選用胎體硬度較大的、濃度較高的、粒度較細的孕鑲鉆頭或者品級好、粒度細的表鑲鉆頭（60-100粒/克拉）。

5、鉆進節理發育、構造復雜的裂隙破碎巖層，應選用胎體硬度大的孕鑲鉆頭或細粒表鑲鉆頭，而且必須采用雙管鉆頭。

選用金剛石鉆頭時應根據具體巖層考慮金剛石孕鑲鉆頭的金剛石粒度、金剛石濃度、和胎體硬度。