Φ48金刚石复合片钻头

Φ46-T24*5三翼金刚石钻头一、产品特点金刚石复合片（PDC）是在高温条件下，由人造金刚石与硬质合金一次性合成的特殊超硬材料，它不但具有金刚石硬度高、耐磨等优点，同时还具备了硬质合金抗冲击性强、出刃大等特点，用它做钻头的刀翼可大大提高钻头的工作效率，是钻进中硬岩层和坚硬岩层的理想钻头。

本系列金刚石PDC钻头，托体采用优质钢材煅压成型，经过真空全自动热处理设备进行增加机械性能处理。

普通型采用国内优质复合片做刀翼，超强型采用美国GE公司生产的刀片，根据地质条件的不同选用相应的质量等级，可达到更高的产品性价比，达到节能高效的经济指标。

高强型金刚石钻头刀翼采用最新研制的球型金刚石刀片，特点是钻进速度快，抗冲击能力强。

当钻头钻进时，唇边用于正常均匀地层岩石的刮削，突出部分可以抑制钻头钻进过程中遇到缝隙时瞬间大幅度进尺，大大降低了钻头的意外损坏，提高了应对复杂岩层的钻进水平。

二、应用范围本公司生产的金刚石钻头遍布全国煤田、石油钻探、地质勘探、水利水电、铁路公路、隧道建设等行业。

两翼PDC锚杆钻头（半片标准型）适应岩层八级以下，在同等岩层条件下钻进寿命是普通合金钻头的10-30倍，效率至少提高60%以上，不需修磨，大大降低工人的劳动强度，节约工时。

两翼PDC锚杆钻头（半片加强型）刀翼关键原材料由美国GE公司生产，其金刚石含量是普通钻头的1.5倍，耐磨性极好，效率显著提高，综合成本降低，适应12级以下中硬岩层。

三、常见产品参数最佳适应岩层参数表：行号类型适应岩层1 普通PDC钻头F<10的软—中硬岩2 加强PDC钻头F=10－12的中硬岩3 高强PDC钻头F<18的硬岩金刚石复合片（PDC）钻头钻进规程建议参数表：行号规格mm 钻进规程参数钻压（Kg）转速（rpm）泵量（1╱min）1 Ф28 300—700 300—350 150—2002 Ф30 300—700 300—350 150—2003 Φ32 300—700 300—350 150—2004 Φ48 300—700 300—350 120—1605 Φ56 320—800 250—350 130—1806 Φ75 480—1200 200—300 150—2007 Φ94 640—1600 150—250 200—2508 Φ110 880—2200 120—200 200—3009 Φ152 1500—3000 100—200 500—85010 Φ190 1800—4000 100—200 600—120011 Φ230 2200—4500 100—200 750—140012 Φ270 2400－5000 100—200 1000－1500四、产品说明1、正常作业时，严禁突然反转改变运行方向，以防止复合片钻头脱落。

PDC钻头一、产品特点金刚石复合片（PDC）是在高温条件下，由人造金刚石与硬质合金一次性合成的特殊超硬材料，它不但具有金刚石硬度高、耐磨等优点，同时还具备了硬质合金抗冲击性强、出刃大等特点，用它做钻头的刀翼可大大提高钻头的工作效率，是钻进中硬岩层和坚硬岩层的理想钻头。

本系列金刚石PDC钻头，托体采用优质钢材煅压成型，经过真空全自动热处理设备进行增加机械性能处理。

普通型采用国内优质复合片做刀翼，超强型采用美国GE公司生产的刀片，根据地质条件的不同选用相应的质量等级，可达到更高的产品性价比，达到节能高效的经济指标。

高强型金刚石钻头刀翼采用最新研制的球型金刚石刀片，特点是钻进速度快，抗冲击能力强。

当钻头钻进时，唇边用于正常均匀地层岩石的刮削，突出部分可以抑制钻头钻进过程中遇到缝隙时瞬间大幅度进尺，大大降低了钻头的意外损坏，提高了应对复杂岩层的钻进水平。

本公司生产的金刚石钻头遍布全国煤田、石油钻探、地质勘探、水利水电、铁路公路、隧道建设等行业。

两翼PDC锚杆钻头（半片标准型）适应岩层八级以下，在同等岩层条件下钻进寿命是普通合金钻头的10-30倍，效率至少提高60%以上，不需修磨，大大降低工人的劳动强度，节约工时。

两翼PDC锚杆钻头（半片加强型）刀翼关键原材料由美国GE公司生产，其金刚石含量是普通钻头的1.5倍，耐磨性极好，效率显著提高，综合成本降低，适应12级以下中硬岩层。

二、产品参数最佳适应岩层参数表：行号类型适应岩层1 普通PDC钻头F<10的软—中硬岩2 加强PDC钻头F=10－12的中硬岩3 高强PDC钻头F<18的硬岩金刚石复合片（PDC）钻头钻进规程建议参数表：行号规格mm 钻进规程参数钻压（Kg）转速（rpm）泵量（1╱min）1 Ф28 300—700 300—350 150—2002 Ф30 300—700 300—350 150—2003 Φ32 300—700 300—350 150—2004 Φ48 300—700 300—350 120—1605 Φ56 320—800 250—350 130—1806 Φ75 480—1200 200—300 150—2007 Φ94 640—1600 150—250 200—2508 Φ110 880—2200 120—200 200—3009 Φ152 1500—3000 100—200 500—85010 Φ190 1800—4000 100—200 600—120011 Φ230 2200—4500 100—200 750—140012 Φ270 2400－5000 100—200 1000－1500三、产品说明1、正常作业时，严禁突然反转改变运行方向，以防止复合片钻头脱落。

第二章金刚石钻头产品介绍第一节江钻金刚石钻头的命名方法1.1江钻金刚石钻头的分类江钻金刚石钻头根据切削元件的不同分为三类：B类切削元件为聚晶金刚石复合片，即PDC钻头，代号B ；P类切削元件为热稳定聚晶金刚石即TSP钻头，代号P ；D类切削元件为天然金刚石即ND钻头，代号D ；江钻金刚石取芯钻头根据切削元件的不同分也为三类，表示方法是在对应的金刚石钻头类别代号之后加C，即：BC类切削元件为聚晶金刚石复合片，即PDC取芯钻头，代号BC ；PC类切削元件为热稳定聚晶金刚石即TSP取芯钻头，代号PC ；DC类切削元件为天然金刚石即ND取芯钻头，代号DC ；2江钻金刚石钻头系列江钻金刚石钻头在每个类别中可分出多个系列，用以表示钻头在性能、结构上的不同。

PDC全面钻进钻头现有二个系列：BH----力平衡系列；T----T快系列；具体表示方法见武汉江钻金刚石钻头型号表示方法简表。

武汉江钻金刚石钻头型号表示方法简表T系列PDC钻头型号表示方法钻头直径代号系列代号地层岩性代号切削齿尺寸代号轮廓代号钻头刀翼数代号附加特征代号型号说明8 1/2 T 3 4 4 4钻头刀翼代号：4刮刀钻头钻头冠部形状代号：短抛物线轮廓切削齿尺寸代号：19.05mm切削齿地层岩性代号（软至中软地层）钻头系列代号钻头尺寸代号BH系列PDC钻头型号表示方法钻头直径代号系列代号布齿密度代号切削齿尺寸代号轮廓代号附加特征代号型号说明8 1/2 BH 4 4 1 ST侧钻钻头钻头冠部形状代号：短圆形轮廓切削齿尺寸代号：19.05mm切削齿布齿密度4级钻头系列代号（力平衡系列）钻头尺寸代号第二节江钻金刚石钻头的产品2.1江钻全面钻进金刚石钻头（T系列、BH系列）产品简介2.1.1聚晶金刚石复合片钻头（PDC钻头）PDC钻头采用人造聚晶金刚石复合片作切削刃。

复合片切削齿的刃面和刃口均有自锐作用，在较低的钻压下可吃入地层，靠剪切作用破碎岩石而获得较高钻速。

一、产品图片：二、产品规格表：三、产品简介：金刚石复合片（PDC）是在高温条件下，由人造金刚石与硬质合金一次性合成的特殊超硬材料，它不但具有金刚石硬度高、耐磨等优点，同时还具备了硬质合金抗冲击性强、出刃大等特点，用它做钻头的刀翼可大大提高钻头的工作效率，是钻进中硬岩层和坚硬岩层的理想钻头。

四、产品优势：金刚石复合片钻头拓体采用优质钢材煅压成型，经过真空全自动热处理设备进行增加机械性能处理。

普通型采用国内优质复合片做刀翼，超强型采用美国GE公司生产的刀片，根据地质条件的不同选用相应的质量等级，可达到更高的产品性价比，达到节能高效的经济指标。

金刚石复合片钻头遍布全国煤田、石油钻探、地质勘探、水利水电、铁路公路、隧道建设等行业。

两翼PDC锚杆钻头（半片标准型）适应岩层八级以下，在同等岩层条件下钻进寿命是普通合金钻头的10-30倍，效率至少提高60%以上，不需修磨，大大降低工人的劳动强度，节约工时。

两翼PDC锚杆钻头（半片加强型）刀翼关键原材料由美国GE公司生产，其金刚石含量是普通钻头的1.5倍，耐磨性极好，效率显著提高，综合成本降低，适应12级以下中硬岩层。

高强型金刚石钻头刀翼采用最新研制的球型金刚石刀片，特点是钻进速度快，抗冲击能力强。

当钻头钻进时，唇边用于正常均匀地层岩石的刮削，突出部分可以抑制钻头钻进过程中遇到缝隙时瞬间大幅度进尺，大大降低了钻头的意外损坏，提高了应对复杂岩层的钻进水平。

五、钻头使用注意事项：1.正常作业时，严禁突然反转改变运行方向，以防止复合片钻头脱落；2.在正常作业时，空压机主风路不能有漏气现象，要保证足够的风量与风压，以延长金刚石复合片钻头的使用时间；3.新复合片钻头第一次使用时、要低速磨合半个小时，再逐步正常使用；4.在地质恶劣的环境中运行，要降低轴压和转速，防止钻头断裂；5.在正常的钻孔作业时，若中途须更换钻头，要严格检查孔内是否有杂物，须保证孔内干净方可使用新的复合片钻头；6.新复合片钻头第一次使用时，要注意打孔部位的清洁，防止有杂物影响正常的使用；7.在正常的钻孔作业时，若中途须更换钻头，要严格检查孔内是否有杂物，须保证孔内干净方可使用新的复合片钻头；8.严禁使用弯曲的钻杆，以避免钻头因受力不均而加速钻头的损坏，影响正常的使用时间。

金刚石钻头硬度选用原则金刚石钻头的质量和金刚石材质有很大的关系，金刚石硬度，决定金刚石钻头硬度。

金刚石钻头的种类有很多种分法，如天然的、人造的；单管的、双管的；绳索取芯的、定向钻进的；取芯的、全面钻进的；矿山的、油井的。

根据钻进和碎岩特点，可分为表镶金刚石钻头、孕镶金刚石钻头和聚晶烧结体钻头。

不同类型的金刚石钻头使用的地方不一样，对金刚石钻头硬度的需求也不一样。

1表镶金刚石钻头英文：surface set diamond bit释文：金刚石钻头的一种。

钢质的圆筒状钻头体,上部车有丝扣,下部烧结有钻头胎体,金刚石的颗粒是包镶在钻头胎体的表面上。

胎体的外径略大于钢体直径、内径略小于钢体内径,内外侧和底部都有可以过水的沟槽,在钻进时流过冲洗液带走岩粉和冷却钻头。

表镶金刚石钻头都是包镶的天然金刚石,故价格昂贵,因而只用在一些特殊难钻进的硬地层。

石油钻井用表镶金刚石钻头较多。

2孕镶金刚石钻头英文：impregnated diamond bit释文：金刚石钻头的一种。

钻头胎体里均匀包镶着金刚石颗粒的钻头。

钻进时胎体磨损,金刚石不断出露克取岩石,可以一直将胎体全部磨完,都有新出露的金刚石进行工作,类似于砂轮磨削金属材料。

胎体有一定高度,外径略大于钻头体外径、内径也略小于钻头体内径,胎体的外侧面、内侧面和底面均有水槽,以便通过冲洗液排除岩粉和冷却钻头。

大多数的孕镶金刚石钻头是使用的人造金刚石,称为人造孕镶金刚石钻头。

人造金刚石比天然金刚石价格便宜很多,也能较广泛地用在硬地层中钻进。

3电镀金刚石钻头英文：electro～plated diamond bit释文：又称铸造金刚石钻头。

中国独有的利用电镀原理而制成的金刚石钻头。

金刚石的胎体是在电镀槽里被一层一层镀覆在钻头体上,电镀覆盖电解金属的同时,撒布金刚石颗,金刚石就被包裹在电镀金属层里。

长时间的反复补砂和镀覆就形成了钻头的工作层。

电镀时钻头钢体也采用塑料模具定型,使镀层沿钻头轴线方向增长,并保证胎体的内外径尺寸和小槽等。

浅谈聚晶金刚石复合片（PDC）钻头失效的原因及解决对策作者：冯强【摘要】聚晶金刚石复合片目前应用广泛，但是仍有存在钻头失效的问题，本文将就PDC钻井钻头的设计及生产工艺进行分析，并对失效形式和形成原因进行探讨，一定程度上预防PDC钻头的早期失效。

【关键词】聚晶金刚石、复合片、失效、钻头、完善一、聚晶金刚石PDC钻头设计及生产工艺。

1、聚晶金刚石复合片(Poly crystalline Diamond Compact )，简称PDC。

随着材料工业技术水平和PDC 钻头设计技术的发展，硬地层PDC钻头技术也随之出现了较快的发展。

它可用较低钻压和较高转速,钻头进尺高,单位进尺成本低。

中国某些油田利用金刚石聚晶复合片镶焊在刮刀上,也获得了良好的效果。

复合片外形是圆形被镶焊在圆柱的切削具上,将切削具镶装在钻头体上,成为PDC钻头。

PDC钻头远比天然金刚石钻头成本低,但是只适用于软到中硬地层。

随着石油勘探工业的发展及其相关技术水平的不断提高，加上目前钻探深探井的数量逐年增加，钻井难度也在逐步加大。

因此，钻头的设计和生产工艺成为提高深探井钻探的钻井速度、降低全井钻进成本的关键因素。

2、在材料性质而言，聚晶金刚石复合片是一种新型复合材料，已经广泛应用于是有钻探、地质勘探等多方面领域，并已经开始逐渐涉及到一些需要的材料切削加工领域等。

无论是油井复合片钻头或地勘复合片钻头，其钻头通常都是由复合片和钻头基体两部分组成。

聚晶金刚石复合片也是，聚晶金刚石和硬质合金层是聚晶金刚石复合片的主要材料，需要通过高温高压压制而成的，其中金刚石层是厚度较薄的一层，钨钻类硬质合金材料的厚度一般稍厚作为基底，聚晶金刚石复合片具有很多有益的性能，比如有比硬质合金更高的硬度和耐磨性，强于硬质合金的抗冲击性。

3、钻头设计方面的问题，钻头的设计包括有复合片的定向、排粉、保径的方法、冲洗等。

其中钻头的基体是复合片的载体，是钻头的主要部分。

因此它的质量问题直接影响了钻头的使用效果。

金刚石复合片钻头一、产品特点金刚石复合片（PDC）是在高温条件下，由人造金刚石与硬质合金一次性合成的特殊超硬材料，它不但具有金刚石硬度高、耐磨等优点，同时还具备了硬质合金抗冲击性强、出刃大等特点，用它做钻头的刀翼可大大提高钻头的工作效率，是钻进中硬岩层和坚硬岩层的理想钻头。

本系列金刚石PDC钻头，托体采用优质钢材煅压成型，经过真空全自动热处理设备进行增加机械性能处理。

普通型采用国内优质复合片做刀翼，超强型采用美国GE公司生产的刀片，根据地质条件的不同选用相应的质量等级，可达到更高的产品性价比，达到节能高效的经济指标。

本公司生产的金刚石钻头遍布全国煤田、石油钻探、地质勘探、水利水电、铁路公路、隧道建设等行业。

两翼PDC锚杆钻头（半片标准型）适应岩层八级以下，在同等岩层条件下钻进寿命是普通合金钻头的10-30倍，效率至少提高60%以上，不需修磨，大大降低工人的劳动强度，节约工时。

两翼PDC锚杆钻头（半片加强型）刀翼关键原材料由美国GE公司生产，其金刚石含量是普通钻头的1.5倍，耐磨性极好，效率显著提高，综合成本降低，适应12级以下中硬岩层。

二、产品优势高强型金刚石钻头刀翼采用最新研制的球型金刚石刀片，特点是钻进速度快，抗冲击能力强。

当钻头钻进时，唇边用于正常均匀地层岩石的刮削，突出部分可以抑制钻头钻进过程中遇到缝隙时瞬间大幅度进尺，大大降低了钻头的意外损坏，提高了应对复杂岩层的钻进水平。

三、其他产品参数最佳适应岩层参数表：行号类型适应岩层1普通PDC钻头F<10的软—中硬岩2加强PDC钻头F=10－12的中硬岩3 高强PDC钻头F<18的硬岩金刚石复合片（PDC）钻头钻进规程建议参数表：行号规格mm钻进规程参数钻压（Kg）转速（rpm）泵量（1╱min）1Ф28300—700 300—350 150—2002 Ф30300—700 300—350 150—2003Φ32300—700 300—350 150—2004Φ48300—700 300—350 120—1605Φ56320—800 250—350 130—1806Φ75480—1200 200—300 150—2007Φ94640—1600 150—250 200—2508Φ110880—2200 120—200 200—3009 Φ1521500—3000 100—200 500—85010 Φ1901800—4000 100—200 600—120011 Φ2302200—4500 100—200 750—140012 Φ2702400－5000 100—200 1000－1500四、产品说明1、正常作业时，严禁突然反转改变运行方向，以防止复合片钻头脱落。

PDC钻头破碎岩石机理分析作者：韩婧来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》 2015年第8期韩婧吉林大学建设工程学院吉林长春130026摘要：随着我国经济的发展与人口的增长，对地下资源和矿产资源的消耗量日益增加，钻探工程的工作量也逐渐增大，因此在钻探中所消耗的岩石破碎的费用和材料损耗的费用也相当庞大，因此研究岩石破碎机理是必要的。

本文简要分析了金刚石-复合片钻头（简称PDC）在单个力作用下的受力情况和PDC 钻头破碎岩石的机理。

关键词：PDC 钻头；破碎岩石机理1 金刚石-硬质合金复合片的概念及发展问题金刚石-硬质合金复合片简称PDC，是一种新型的超硬材料，通过在硬质合金底上烧结一层细粒的人造聚晶金刚石形成，不仅具有金刚石的硬度和高耐磨性，还体现出硬质合金的韧性，可以作为单独的切削单元使用，同时随着PDC 钻头的进步，在一些钻探中已经得到推广。

在实际的钻探过程中，破碎岩石的工具的磨损是机械碎岩中的最大问题，特别是在遇到岩石抗压强度大于150 兆帕的地层，机械破岩工作很难进行，因此钻探工程必须对破碎岩石的工具进行强化，通过改变其形状和材料改善工具性能，也要深入了解破碎岩石的机理，将岩石性质、地层特征、外载条件、碎岩工具的性质等结合起来，从根本上解决问题。

2 单个PDC 与岩石作用的受力分析在PDC 钻头的形成工艺中，需要将PDC 片斜镶入钻头胎体中，因此，PDC 钻头在钻进过程中，其受力方向是斜向压入的，从而破碎岩石。

设一个斜镶的圆柱体PDC 只受到法向力F 的作用，并且垂直压入弹性岩石的半空间体中，将圆柱体的半径设为R，D 为圆柱体的压入深度，兹为切入角，是弹性体表面与PDC 轴向的夹角，如图1 所示。

从图中的PDC 切片的压入情况来看，压头的几何形状相对复杂，为了使得计算相对简单，可以将F1 分解为两个部分，一部分是圆柱体面压入岩石的压力FN1，另一部分是圆柱体底面压入的压力FN2，根据圆柱体的接触情况分析，分别对接触压力FN1，FN2 进行求解，求得在FN1方向上的最大压入深度是，圆柱面的最大的接触区域的长度CD为。

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文章编号：1000 − 7393(2023)03 − 0296 − 11 DOI: 10.13639/j.odpt.202303056可伸缩仿生聚晶金刚石复合片钻头袁若飞 吴泽兵 张文溪西安石油大学机械工程学院引用格式：袁若飞，吴泽兵，张文溪. 可伸缩仿生聚晶金刚石复合片钻头［J ］. 石油钻采工艺，2023，45（3）：296-306.摘要：针对现有PDC 钻头不易吃入硬岩、出现黏滞滑动等问题，基于仿生相似原理，以鼹鼠爪趾和鲨鱼牙齿为仿生原型，结合双级钻头和复合钻头的优势，设计出一种可伸缩仿生PDC 钻头。

使用数值模拟方法，对比了仿生PDC 齿与普通齿的破岩切削力与机械比能、可伸缩仿生PDC 钻头和普通PDC 钻头的进尺和反扭距；为便于后续伸缩结构设计，采用Box-Behnken 法对钻压、转速、伸缩长度及破岩量和扭矩参数进行了多因素有限元仿真试验；建立了参数之间的二次回归数学模型，并分析了上述参数之间的关系。

结果表明，仿生PDC 齿相较普通齿更容易达到岩石的破碎极限，在破岩过程中的机械比能和切削力分别减少约19%和12.7%，有效提升了破岩效率；可伸缩仿生PDC 钻头相比普通PDC 钻头，在破岩过程中的进尺增加1.25倍，钻速提升21%，受到岩石的反扭矩减少33%，能有效缓解钻头产生黏滞滑动的问题。

通过数值模拟对所得到的二次回归模型预测结果进行验证，发现两者之间的平均误差不超过6%，研究结果为后续现场试验及伸缩结构的优化设计提供理论支撑。

关键词：钻头；黏滞滑动；可伸缩仿生PDC 钻头；数值模拟；机械比能；Box-Behnken 法；二次回归中图分类号：TE921.1 文献标识码： AScalable biomimetic polycrystalline diamond compact bitYUAN Ruofei, WU Zebing, ZHANG WenxiSchool of Mechanical Engineering , Xi’an Shiyou University , Xi’an 710065, Shaanxi , ChinaCitation: YUAN Ruofei, WU Zebing, ZHANG Wenxi. Scalable biomimetic polycrystalline diamond compact bit ［J ］. Oil Drilling & Production Technology, 2023, 45(3): 296-306.Abstract: In response to the challenges of existing PDC (Polycrystalline Diamond Compact) drill bits, such as difficulty in drilling hard rocks and encountering sticking and sliding issues, a novel approach is taken based on biomimicry principles. Inspired by the digging mechanisms of mole claws and the cutting efficiency of shark teeth, a scalable biomimetic PDC drill bit was designed by combining the advantages of dual-stage and composite drill bits. By using numerical simulation methods, a comparative analysis was performed between biomimetic PDC teeth and conventional teeth in terms of rock cutting forces and mechanical specific energy, as well as an analysis on drilling progress and reaction torque between the scalable biomimetic PDC drill bit and conventional PDC drill bit. To facilitate subsequent design of the scalable structure, by using Box-Behnken method, a multi-factor finite element simulation experiment was performed on parameters such as drilling pressure, rotational speed, scalable length, rock removal volume, and torque.And quadratic regression mathematical models were established to capture the relationships among these parameters. The results show that biomimetic PDC teeth achieve higher efficiency in rock fragmentation compared to conventional teeth, with reductions of基金项目: 陕西省重点研发计划“基于深度学习的智能送钻系统目标钻压实时获取及控制优化”(编号：2022KW-10)。