金刚石钻头分类

金刚石钻头分类及应用方法探讨1 绪论金刚石钻头在现代水电施工中使用广泛。

大坝防渗墙的加固，墙体入岩后的基岩灌浆、非灌浆段覆盖层的打孔等水电施工中经常遇到的打孔都需要金刚石钻头钻孔。

在使用金刚石钻头时，尽管在整体上是十分满意的，但还是存在或多或少的疑惑。

作者曾经在福建宁德核电厂、四川乐山毛滩电站、江苏省宜兴市油车水库、西藏旁多电站等主要为帷幕灌浆的工地进行施工，现就了解的金刚石钻头种类及使用进行总结。

2 金刚石的性能及来源金刚石是自然界最坚硬物质，金刚石的主要化学成分是C（碳元素），四周为十分稳定共价键连接的碳元素，常温下极其化学性质极其稳定，不溶于强酸、强碱，但是在高温状态下会变得活跃，甚至还可能成为石墨（基于这一特性，故使用金刚石钻头时，严禁干磨）。

3 金刚石钻头的种类3.1 按照钻头胎体的磨料材质分类金刚石钻头胎体中可以采用的磨料，一般是一下材料中的一种，即人造金刚石单晶、天然金刚石单晶、人造金刚石聚晶体、金刚石复合体。

具体各种钻头制作才俩具体区分如下：1、人造金刚石钻头：采用磨料为人造金刚石单晶；2、天然金刚石钻头：采用磨料为天然金刚石单晶；3、聚晶烧结钻头：采用磨料为金刚石聚晶体；4、复合片钻头：采用磨料为金刚石复合体。

尽管各类金刚石磨料的钻头都有其特定的适应范围，但是，在我公司中采用最为广泛的是人造金刚石（单晶）钻头。

由于使用者的称谓习惯，大家把人造金刚石（单晶）钻头笼统地简称为金刚石钻头。

3.2 按钻头胎体中磨料的镶嵌方式分类通过不同的手段将金刚石磨料镶嵌进胎体，从而制造出不同类型的金刚石钻头，按这种方法分类，一般分为两种类型。

3.2.1 孕镶金刚石钻头孕镶金刚石钻头（以下简称为金刚石钻头）的胎体，是采用粉末冶金的方法，一次烧结成型并粘固在钻头钢体上的。

3.2.2 表镶金刚石钻头表镶金刚石钻头的切削刃具部分也是金刚石单晶体、金刚石聚晶体或是金刚石复合体。

3.2.3 牙轮钻头牙轮钻头就是钻头中镶嵌牙轮的钻头，利用牙轮的相互碾压粉粹位于中间的岩心。

金刚石钻头的结构及特点长沙清泉钻机有限公司为您详细解析分析金刚石钻头的结构及特点1、总体结构金刚石材料钻头属一体式钻头，整个钻头无活动部件，主要有钻头体，冠部，水力结构（包括水眼或喷嘴、水槽亦称流道，排屑槽），保径、切削刃（齿）五部分金刚石钻头的冠部是钻头切削岩石的工作部分，其表面（工作面）镶装有金刚石材料切削齿，并布置有水力结构，其侧面为保径部分（镶装保径齿）它和钻头体相连，由碳化钨胎体或钢质材料制成。

钻头体是钢质材料体，上部是丝扣和钻柱相连接，其下部与冠部胎体连结在一起（钢质的冠部则与钻头体成为一个整体）。

金刚石材料钻头的水力结构分为两类。

一类用于天然金刚石钻头和TSP钻头，这类钻头的钻井液从中心水孔流出，经钻头表面水槽分散到钻头工作面各处冷却、清洗、润滑切削齿，最后携带岩屑从侧面水槽及排屑槽流入环形空间。

另一类用于PDC钻头，这类钻头的钻井液从水眼中流出，经过各种分流元件分散到钻头工作面各处冷却、清洗、润滑切削齿。

PDC 钻头的水眼位置和数量根据钻头结构而定。

金刚石材料的保径部分在钻进时起到扶正钻头、保证井径不致缩小的作用，采用在钻头侧面镶装金刚石的方法达到保径目的。

2、金刚石材料钻头的切削齿材料金刚石钻头切削齿材料分为天然金刚石和人造金刚石两大类。

金刚石为碳的结晶体，晶体结构为正四面体，碳原子之间以共价键相连，结构非常稳定，典型的品形有立方体、八面体和十二面体等。

金刚石是人类目前所知材料中最硬、抗压强度最强、抗磨损能力最高的材料，因此它是作为钻头切削刃最理想的材料。

但是，金刚石作为钻头切削刃材料也存在较大的弱点。

第一，它的脆性较大，遇到冲击载荷会引起破裂。

第二，它的热稳定性较差，在高温下金刚石燃烧变为二氧化碳和一氧化碳（碳化），在空气中约在455～860℃之间，金刚石就要出现石墨化燃烧；在惰性或还原性气体中不会氧化，但在约1430℃时，金刚石晶体会突然爆裂而变成石墨。

因此金刚石钻头的设计、制造和使用中须避免金刚石材料经受高的冲击载荷并保证金刚石切削齿的及时冷却。

金刚石钻头标准
金刚石钻头标准分为两种：mm制和英寸制。

mm制一般以直径单位，如1mm、2mm、3mm等；英寸制一般以目数单位，如20目、30目、40目等。

在选购时需要根据具体使用需求选择合适的尺寸标准。

此外，金刚石钻头已通过ISO9001:2000国际质量管理体系认证、欧盟CE认证以及CCC国家强制性产品认证，这些认证证明了金刚石复合片钻头在质量控制和安全方面达到了国家、行业和国际标准的要求。

总的来说，选择合适的金刚石钻头需要考虑多方面的因素，包括使用需求、尺寸标准、质量认证等。

第一章金刚石钻头基本知识第一节概述金刚石钻头的发展历史金刚石钻头是不同于牙轮钻头的另一类钻井破岩工具，其使用可以追溯到19世纪60年代。

最初人们以天然金刚石为切削元件制作打炮眼和挖掘隧道的工具，后来出现了用于石油钻井的钢体鱼尾式天然金刚石全面钻进钻头和取心钻头。

早期的金刚石钻头是将天然金刚石冷镶在低碳钢上的。

由于天然金刚石来源有限，价格昂贵，加之本身尺寸、性能方面的原因以及当时落后的制造工艺，大大限制了金刚石钻头在石油钻井工业中的应用。

随着粉末冶金技术的发展，出现了采用烧结碳化钨作为钻头体的胎体式金刚石钻头。

这种技术的出现使金刚石钻头的制造水平大大提高。

胎体式金刚石钻头具有耐冲蚀、耐磨损的特点，具有良好的使用性能，其制造工艺也不复杂，因此一经出现就迅速推广开来。

人造聚晶金刚石的研制成功，对金刚石钻头技术的发展起了巨大的推动作用。

人造聚晶金刚石复合片钻头（PDC钻头）的出现一度被称为20世纪80年代钻井工业技术的一大突破，这种新技术对石油钻井业的发展产生了巨大的影响。

现场使用证明，软到中等硬度地层钻井用PDC钻头具有机械钻速高、进尺多、寿命长、工作平稳、井下事故少、井身质量好等优点，并能与井下动力钻具配合用于高速钻井。

合理使用金刚石钻头可以大大缩短建井周期，降低钻井成本，提高钻井经济效益。

金刚石钻头的发展前景经过近二十多年的发展，金刚石钻头已经成为继牙轮钻头之后的又一重要破岩工具。

时至今日，PDC钻头在石油钻头市场所占的份额越来越大，几乎每年以30%的速度侵吞牙轮钻头市场。

随着新的设计理论、设计方法和材料等技术的发展，PDC钻头的适用范围也在不断扩展，以前被认为不适用于PDC钻头的地层现在也广泛使用，比如我国中原油田的文留区块的沙二至沙三地层由于地质情况复杂、夹层多，可钻性差，以前一直被认为是PDC钻头的禁区，在这里钻的井除了取心之外用的都是牙轮钻头。

可是从2000年开始，PDC钻头在这个区块的使用量逐渐增多，效果也很好，而2001年底我公司的一只8 1/2 BK542-4型PDC钻头更在该区块的文－133井创下了1600米（东营组）入井，打到3390米（沙三上）完井，纯钻时间小时，进尺1790米，平均机械钻速米的好指标。

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。

金刚石钻头分类及使用金刚石钻头是一种非常有用的工具，可以用于各种不同类型的材料的加工和处理，包括硬质材料。

由于金刚石十分坚硬，并且能够耐受高温和压力，因此它是一种非常强大和有用的钻头。

在这篇文章中，我们将探讨金刚石钻头的分类和使用。

1. 金刚石钻头的分类金刚石钻头有很多不同的类型，每种类型都适用于不同材料和任务。

以下是一些常见的金刚石钻头类型：(1) 金刚石中空钻头这种钻头的中心部分是空心的，可以用于钻孔和泥浆循环。

它适用于钻探石油、天然气和纯净水等领域。

(2) 钎头式金刚石钻头这种钻头看起来像一把锤子，其结构是由零件组成的。

钻头的外层是钻石，内部支撑杆和水的循环系统。

这种钻头适用于地下勘探和巨型土建项目。

(3) 金刚石螺丝钻头这种钻头是由许多钻石和钻头组成的，并且有一个螺旋形的切割方式。

它可以钻遍许多不同种类的岩石，包括花岗岩和大理石。

(4) 手持式金刚石钻头这种钻头通常是用手持钻机或钻头座等电动工具进行使用。

它可以用于一些个人DIY工作，例如在家里进行墙上插钩等。

2. 金刚石钻头的使用接下来，我们将为您介绍金刚石钻头的使用方法。

首先，你需要了解材料的类型和密度。

钻头的不同类型适用于不同的材料，具有不同的使用范围。

在使用金刚石钻头时，需要特别注意钻头是否适用于你要钻的材料。

其次，钻头的切割速度应该通过调整钻机的速度来控制。

太低的速度会使钻头失去作用，太高的速度则会导致加工过程中出现不必要的摩擦和磨损。

再次，钻头应该在有冷却水的情况下使用。

金刚石钻头适合进行湿式切割，因此需要足够的冷却水进行冷却。

如果没有足够的水来冷却金刚石切削表面，钻头表面的金刚石可能会因过热而脱落。

最后，在使用过程中需要注意安全问题。

钻机应该放在一个平稳的表面上，操作时注意穿工作手套和护目镜等防护装备，以免被分离的金刚石颗粒损伤眼睛和手部。

总之，金刚石钻头是一种很实用的工具，可以用于将不同类型的材料加工和处理。

在使用时，需要认真了解钻头的类型和使用方法，严格按照要求使用。

第一章金刚石钻头基本知识第一节概述1.1金刚石钻头的发展历史金刚石钻头是不同于牙轮钻头的另一类钻井破岩工具，其使用可以追溯到19世纪60年代。

最初人们以天然金刚石为切削元件制作打炮眼和挖掘隧道的工具，后来出现了用于石油钻井的钢体鱼尾式天然金刚石全面钻进钻头和取心钻头。

早期的金刚石钻头是将天然金刚石冷镶在低碳钢上的。

由于天然金刚石来源有限，价格昂贵，加之本身尺寸、性能方面的原因以及当时落后的制造工艺，大大限制了金刚石钻头在石油钻井工业中的应用。

随着粉末冶金技术的发展，出现了采用烧结碳化钨作为钻头体的胎体式金刚石钻头。

这种技术的出现使金刚石钻头的制造水平大大提高。

胎体式金刚石钻头具有耐冲蚀、耐磨损的特点，具有良好的使用性能，其制造工艺也不复杂，因此一经出现就迅速推广开来。

人造聚晶金刚石的研制成功，对金刚石钻头技术的发展起了巨大的推动作用。

人造聚晶金刚石复合片钻头（PDC钻头）的出现一度被称为20世纪80年代钻井工业技术的一大突破，这种新技术对石油钻井业的发展产生了巨大的影响。

现场使用证明，软到中等硬度地层钻井用PDC钻头具有机械钻速高、进尺多、寿命长、工作平稳、井下事故少、井身质量好等优点，并能与井下动力钻具配合用于高速钻井。

合理使用金刚石钻头可以大大缩短建井周期，降低钻井成本，提高钻井经济效益。

1.2金刚石钻头的发展前景经过近二十多年的发展，金刚石钻头已经成为继牙轮钻头之后的又一重要破岩工具。

时至今日，PDC钻头在石油钻头市场所占的份额越来越大，几乎每年以30%的速度侵吞牙轮钻头市场。

随着新的设计理论、设计方法和材料等技术的发展，PDC钻头的适用范围也在不断扩展，以前被认为不适用于PDC钻头的地层现在也广泛使用，比如我国中原油田的文留区块的沙二至沙三地层由于地质情况复杂、夹层多，可钻性差，以前一直被认为是PDC钻头的禁区，在这里钻的井除了取心之外用的都是牙轮钻头。

可是从2000年开始，PDC钻头在这个区块的使用量逐渐增多，效果也很好，而2001年底我公司的一只8 1/2 BK542-4型PDC钻头更在该区块的文－133井创下了1600米（东营组）入井，打到3390米（沙三上）完井，纯钻时间227.31小时，进尺1790米，平均机械钻速7.9米的好指标。

词目：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。

词目：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。

[词目：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。

电镀金刚石钻头所用的金刚石也多是人造金刚石,钻头胎体的成分主要是镍,与普通孕镶金刚石钻头有相同的适用条件。

词目：钻头胎体英文：matrix释文：包镶金刚石和连接空白钻头体的钻头冠部合金或金属称胎体。

它一般用难熔金属碳化钨粉末或铸造碳化钨为骨架材料；以易熔金属如Cu、cu-Ni、zn、Sn、Mn等为粘结剂,在模具内以高温条件下压结，温度一般为1000～1200℃。

PDC钻头是聚晶金刚石复合片钻头的简称。

是地质钻探行业常用的一种钻井工具。

其实它的演变是从金刚钻演变来的。

金刚石PDC钻头适用行业分类：
⒈地质勘探用复合片钻头
主要用于地质勘察勘探的复合片钻头，适用于软到中硬岩层，现在有些厂家新研发的新型复合片可以应用到十级硬度的岩层。

⒉煤田钻采用复合片钻头
主要是用于煤矿上煤层钻探采挖。

一般来讲煤田的岩层相对较软，复合片钻头被大量应用，如锚杆钻头，三翼钻头等。

⒊石油勘探用复合片钻头
主要是应用在油气田的钻采用钻头。

目前来说，油田用复合片钻头是所有复合片钻头里面造价最高，要求最高的。

可以说是复合片钻头里面的贵族了。

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