Q/SYCQZ 川庆钻探工程有限公司企业标准
Q/SYCQZ 411—2011 PDC金刚石钻头使用技术规范
2011-04-13发布2011-05-11实施
目次
前言................................................................................. II
1 范围 (1)
2 规范性引用文件 (1)
3 钻头分类及表示方法 (1)
4 使用条件 (1)
5 钻井技术要求 (1)
6 钻井操作要求 (2)
7 钻头起出判定 (2)
8 资料录取 (3)
附录A（资料性附录） PDC钻头使用记录卡片 (4)
前言
根据《中华人民共和国标准化法》和GB／T 1.1－2000《标准的结构和编写规则》。参照现有的Q/SYCQZ 001《钻井技术操作规程》技术要求、有关规定进行编制。
本标准由川庆钻探工程有限公司提出。
本标准由川庆钻探工程有限公司钻井专业标准化技术委员会归口。
本标准由川庆钻探工程有限公司川东钻探公司负责起草。
本标准起草人：刘竞、古光平、王华平、高含。
PDC金刚石钻头使用技术规范
1 范围
本标准规定了PDC金刚石钻头的使用条件、钻井技术、钻井操作、钻井安全要求、钻头起出时间确定及钻头使用资料录取等要求。
本标准适用于油、气井旋转钻井作业用PDC金刚石钻头（以下简称钻头）。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
Q/SYCQZ-001 钻井技术操作规程
3 钻头分类及表示方法
3.1 钻头的分类方法
钻头分类号由五到八个字符组成，第一个字符用英文字母表示厂家，第二个字符用英文字母表示钻头体的材料，M表示胎体，S表示钢体。第三至第五或第六个字符用阿拉伯数字分别表示钻头的布齿密度、聚晶金刚石复合片(以下简称PDC)的尺寸或切削齿的类别、钻头的冠部轮廓形状，第六到八用英文字母表示钻头特征。
3.2 钻头型号的表示方法
3.2.1 钻头型号由钻头直径代号、厂家命名型号和按本标准制定的钻头分类号三部分组成。
3.2.2 各钻头厂家产品说明书应标注命名代码意义。
4 使用条件
4.1 对井眼的要求：
4.1.1 井底清洁无金属落物。钻头入井前应对井底进行打捞清理,保持井底干净。
4.1.2 保证井眼畅通。
4.2 地面设备工作可靠。
4.3钻头达到金刚石钻头产品质量标准SY/T5127的要求。
5 钻井技术要求
5.1 钻头选型应与地层相适应。定向钻进尽可能使用短保径、井底覆盖率大的钻头。
5.2 钻具组合
Q/SYCQZ 411—2011
5.2.1 井下条件允许时钻柱应加稳定器，推荐使用满眼或双扶正器钻具组合，保证金刚石钻头平稳工作。
5.2.2 井下条件允许时可采用动力钻具。深井使用动力钻具带PDC金刚石钻头时，钻具中尽可能的附加随钻震击器。
5.2.3 定向井钻具组合按定向工艺要求确定。
5.3 钻井参数根据钻头使用说明书推荐值结合井下情况而定。排量要求能保证清洗井底和钻头冷却,中硬地层采用中速钻进,软地层采用中～高转速钻进。
6 钻井操作要求
6.1 钻头入井前的检查：
6.1.1 检查钻头体、齿和丝扣部份有无损伤，并记录。
6.1.2 记录钻头尺寸、型号、厂家编号、出厂日期、喷嘴数量、喷嘴直径及流道面积，绘图标出有关尺寸。
6.2 起下钻要求：
6.2.1 钻头上扣、卸扣应使用专用装卸器，避免碰损金刚石，扭矩值参考厂家推荐值。
6.2.2 扶正钻柱，使钻头缓慢通过转盘、防喷器。起下钻速度不大于1.00m/s，钻头通过井眼中的台阶、“狗腿”角较大、缩径段、套管鞋时，应放慢下钻速度。
6.2.3 下钻遇阻不能长段划眼，否则应起钻换牙轮钻头，处理井眼至畅通后再下入PDC钻头。若必须在缩径段扩眼，以不大于50r/min转速、10～30KN钻压、大排量划眼，缓慢通过缩径井段。
6.2.4 起下钻遇阻卡，加压不超过原悬重的50KN。
6.2.5 下最后一根单根时，开泵逐渐加大排量，以不大于50r/min转速缓慢下放，冲洗井底。探得实际井底后，上提0.5m，大排量循环，缓慢接触井底。
6.2.6 不允许加压启动转盘。每次接单根前应让悬重恢复后才停转盘接单根；倒泵时，应先上提钻具，泵压正常后才能恢复钻进。
6.3 井底造型：以不大于50r/min转速，15～20KN的钻压钻进0.3～0.5m，完成井底造型后再逐渐增至正常钻进钻压和转速钻进。
6.4 钻进要求：
6.4.1 均匀送钻，严禁溜钻、顿钻和多加钻压。
6.4.2 在允许的参数范围内，调整钻压、转速、排量等钻井参数，获取最高的机械钻速。
6.4.3 每钻进300～500m进行一次短程起下钻。
6.4.4 钻进中观察扭矩值的变化，发现扭矩增大应查明原因，作相应的处理。
6.4.5 钻进中注意泵压变化，发现泵压异常应停止钻进，查明原因。
6.4.6 接单根后，以不大于50 r/min的转速和大排量慢放，钻头至井底逐渐加钻压。
6.4.7 钻进时保持排量、泵压稳定。保证钻头比水马力在1.5～3.0马力/吋2之间。
7 钻头起出判定
7.1 岩性无明显变化，钻速降低。
7.2 扭矩突然升高。
7.3 出现蹩跳钻时，通过调整钻压转速等参数无变化。
7.4 若钻遇软硬交错频繁地层，如果改变钻压和钻速仍不能消除，应起钻检查钻头和钻具。
7.5 钻遇砾石、燧石、黄铜矿岩层时应立即起钻更换为牙轮钻头钻进，防止金刚石钻头早期损坏。
Q/SYCQZ 411—2011 8 资料录取
取全取准钻头使用资料，认真填写“PDC金刚石钻头使用记录卡片”（见附录A）并及时向有关部门上报。
Q/SYCQZ 411—2011
附录A
（资料性附录）
PDC钻头使用记录卡片
井号：使用日期：年月日
填写人：钻井队（签章）：
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℃。钻头的工作能力在很大程度上取决于胎体的性质,要有相当的强度、抗冲击韧性,特别是硬度与耐磨性要与所钻岩层性质相适应。孕镶金刚石钻头随钻进胎体要相应磨损,使金刚石不断裸露出来以破碎岩石,因此胎体硬度与耐磨性是孕镶钻头的一个重要指标。调节胎体骨架金属的成分、粒度,以及粘结金属的成分、比例和烧结工艺可改变胎体硬度和耐磨性,保证在各类岩层中都能取得最好的钻进效果。按胎体的硬度进行了分类分级,共分软、中硬、硬3类,6级,见表。坚硬致密的弱研磨性地层应选用软胎体,即洛氏硬度(HRC)在35以下；在强研磨性地层、裂隙地层则应选用硬胎体,即HRC 硬度在35～45之间。
钻头选择和使用 1、硬质合金钻头的选择 胶结性的砂岩、黏土亚黏土、泥岩以及风化岩层、遇水膨胀或缩径地层宜选用肋骨式硬质合金钻头或刮刀式硬质合金钻头;可钻性3-5级的中、弱研磨性地层,铁质、钙质岩层、大理岩等宜用直角薄片式钻头、单双粒钻头或品字形钻头;研磨性强、非均质较破碎、稍硬岩层,如石灰岩等宜用负前角阶梯钻头;软硬不均、破碎及研磨性强的岩层,如砾石等宜用大八角钻头;砂岩、砾岩等选用针状合金钻头。常用硬质合金取心钻头及其适用范围见表6-1。 2、金刚石钻头的选择 金刚石钻进适用于中硬以上岩层。一般聚晶金刚石、金刚石复合片、烧结体钻头适用于3~7级岩层,单晶孕镶金刚石钻头适用于5~12级完整和破碎岩层,天然表镶金刚石钻头适用于4~10级完整岩层。不同类型金刚石钻头的选用见表 6-2。
金刚石钻头主要参数及结构要素与钻头选择如下: （1）钻头唇面形状。中硬、中等研磨性的岩层,宜选用平底形唇面或圆弧形唇面;坚硬且研磨性高的岩层,可用半圆形唇面;对复杂、破碎不易取得岩心的地层,可选用阶梯底喷式唇面;坚硬、致密易出现打滑的岩层,可选用锯齿形 唇面。金刚石取心钻头唇面形状及适用地层参见表5-29。 (2)胎体硬度。岩石的研磨性越强或硬度越低,则钻头胎体的硬度应越髙；反 之,岩石的研磨性越弱或硬度越高,则钻头胎体的硬度应越低。不同岩层推荐胎体 硬度及耐磨性参见第5章表5-35。
(3)金刚石浓度。岩石硬度越高或研磨性越弱,则钻头金刚石浓度应越低;反之,岩石硬度越低或研磨性越强,则钻头金刚石浓度应越髙。人造孕镰金刚石钻头 在不同岩层推荐的金刚石浓度值参见表5-39。 (4)金刚石粒度。若石的研磨性越强,硬度越高,则要求钻头的金刚石颗粒应越 小,最好用孕镶钴头;岩石硬度越低,研磨性越弱,则要求钻头的金刚石夥粒应越 大。孕镶金刚石钻头推荐粒度参见表5-40,表镶金刚石钻头推荐粒度参见表 5-41。
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如何在实际工作中正确选择孕镶金刚石钻头设计参数 孕镶金刚石钻头广泛应用于小口径岩石钻探的施工中，而采用合理的钻头设计参数对提高钻探效率发挥钻头最大功效至关重要。本文根据黑河象山电站帷幕灌浆工程岩石钻探实例，初步阐述如何正确选择孕镶金刚石钻头设计参数及其实际意义。 孕镶金刚石钻头适用于硬至坚硬、可钻性Ⅶ—Ⅻ级、完整均质至破碎、裂隙性的、具有研磨的岩层。钻头设计时应考虑的结构参数如下： 一、胎体 胎体高度H ＝10～12mm ，H 值愈大，则钻头稳定性愈好。 胎体工作层高一般为4mm 。 胎体厚度一般为8mm 。壁厚影响钻进效率和钻头寿命；壁厚小，钻进效率高，金刚石消耗量少；但不够耐磨，钻头寿命较短。 二、唇面形状 孕镶钻头的唇面形状要比表镶的多，它除了表镶钻头的那些以外，还可采用： 1．尖齿形，它又分同心圆尖齿形（见图3.13-5a ）、阶梯尖齿形（见图3.13-5b ）和交错式尖齿形（见图3.13-5c ）。 2．带底喷式水眼（见图3.13-6） 若岩石软硬互层和破碎，为提高岩矿心采取率，则可选用阶梯形底喷式水眼钻头。 二、胎体性能 胎体是钻头极其重要的组成部分，其成分和性能比较复杂，但设计或选择时，目前仅根据岩石性质，确定相适应的胎体硬度和耐磨性。 选择原则是岩石硬、研磨性弱，则胎体偏软、耐磨性偏低；相反，岩石软、研磨性强，则胎体偏硬、耐磨性要高。具体选择时，可参考表3.13-4，表3.13-5。 表3.13-4 设计原则是：岩石愈硬、研磨性偏低，则粒度较细、品级较高。设计时可参考表3.13-6。 表3.13-6 四、金刚石浓度 根据岩石硬度和研磨性设计金刚石浓度，浓度保证胎体唇面上的金刚石数量有足够的切削能力和有较高的耐磨性。 （a ） （b ） （c ） 图3.13-5 尖齿形钻头 (a)—同心圆尖齿形；(b)—阶梯尖齿形；(c)—交错式尖齿形 图3.13-6 阶梯形底喷水眼钻头
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
一、PDC钻头命名： 1、M1963钻头各字母和数字的意思？ M：胎体PDC钻头（MS：刚体PDC钻头） 19：切削齿尺寸，￠19mm（13--￠13mm，08--￠8mm） 6：刀翼数 3：冠部形状，变化范围1~9，1---冠部抛物线最长；9---冠部抛物线最短 2、FS2663的含义？ FS：刚体（FM：胎体） 2：2000系列 6：6刀翼（5：5刀翼） 6：复合片尺寸，6/8″--19mm（2：8mm；4：13mm，8：25.4mm） 3：布齿密度和位置。 3．G535的含义？ G：金系列 5：复合片尺寸：19mm（4：1/2″--13mm） 3：冠部形状：1---9：尖---平 5：布齿密度。 二、PDC钻头选择原则 1、钻头冠部形状确定原则 不同冠形PDC钻头的攻击性依次为：长抛物线型>中等抛物线型>短抛物线型；按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型如下：按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型： 岩石硬度抗压强度(psi) 冠部形状 很低硬度0-8000 长抛物线 中等硬度8000-16000 中等抛物线 高硬度16000-32000 短抛物线 ?针对软硬交错地层，采用多种抗回旋设计 2、切削齿尺寸选择原则： 岩石硬度抗压强度(psi) 切屑齿尺寸 很低硬度0-8000 19-24mm 中等硬度8000-16000 16-19mm 高硬度16000-32000 13-16mm 极高硬度32000-50000 8-13mm（超强齿） 3、布齿密度原则 岩石硬度抗压强度(psi) 布齿密度 很低硬度0-8000 低布齿密度 中等硬度8000-16000 中等布齿密度 高硬度16000-32000 高布齿密度 极高硬度32000-50000 高布齿密度(超强齿) 三、地层硬度分级 牙轮钻头机械钻速（h/m）地层硬度岩石类型抗压强度（Mpa） 111/124 15~30 很软粘土、粉砂岩、砂岩〈25
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。 3.金刚石工具的现状 金刚石工具广泛应用于地质勘探、石材、机械、汽车及国防工业等各个领域，机械加工用的磨具、地质钻头及石材锯切工具的制造工艺水平已有很大提高。产品已形成系列化、标准化，品种规格齐全，产品质量稳定，部分产品在国际市场上具有一定的竞争力。金刚石单晶绝大多数是用来制作各种金刚石工具，其种类很多。我国生产的金刚石锯切工具品种规格齐全，质量稳定。据统计，近几年来金刚石钻探工具基本上可满足市场需求；随着建筑业的发展和家用空调的普及，用于管线安装和空调整机安装及旧楼改造，施工用金刚石薄壁工程钻头需求量也在日益增加，用于石油、煤田勘探的PDC钻头的需求量也相应增加，我国所生产的金刚石复合片在质量上还不过关，有待于进一步研究改进，不断提高产品质量，改变目前PDC 钻头依赖进口的局面。
表1-5 钻头与地层岩石对应关系表 齿系地层型 1 2 4 可钻性岩性非密封滚动轴承非密滚动空气轴承密滚动轴承 型列号式江汉休斯瑞德赛克史密江汉休斯瑞德史密江汉休斯瑞德赛克密密 司司司 钢低抗压强1 极软页岩、粘土、泥岩W11 R1 Y11 S3SJ DSJ GA114 GIX-1S11 S33SSDS 度高可钻 G114 ATX-1 1性的软地 2 泥岩、软页岩、疏松页 W121 R2 Y12 S3J DTJ S33 齿层 3 页岩、软石灰岩 W131R3 Y13 S4J DHJ GA134 S44 4 S4DJ 高抗强度 1 页岩、软石灰岩M4NJ V2J GA214 M44N 钻 2 的中硬地 2 DR5 M4 层 3 中硬岩石灰岩、砂岩、 4 板岩 钻硬半研磨1 硬质石英岩 H7 H77 3 性或或研 2 W321 R7 H7J 性地层 3 硬质砂岩、白云岩 4 镶低抗压强 1 4 度高可钻2 性极软地 3 软页岩、粘土层 层 4 齿低抗压强 1 软泥岩、软页岩、疏松砂岩 5 度高可钻2中页岩、砂岩 性极软地 3 中软石灰岩 层 4中软石灰岩 钻高抗压强 1 中地层硬页岩、石灰岩 K621 G44 G4A 6 度的中硬 2 中地层白云岩、硬灰岩、Y62JA47JA 地层 3 砂岩 G55 Y63JA 4 硬质砂岩与白云岩 半研磨性1 硬质砂岩与白云岩 7 研磨性地2硬质砂岩与白云岩、极硬燧石 层 3 极硬燧石 K732 G77Y73JA 7JA 4 极硬花岗岩 K742 半研磨 1 极硬花岗岩 头8 性研磨性2极硬花岗岩 地层 3 极硬花岗岩 K832 G99Y83JA 9JA 4 极硬花岗岩 K842
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/4f1366783.html, 人造孕镶金刚石钻头的制作工艺 作者：郑宏俊刘守进杨深然汪美娜杜啸 来源：《中国科技纵横》2012年第02期 摘要：主要对煤矿和煤田勘探中常用的金刚石钻头的模具制作进行了分析，并简要介绍了金刚石钻头的热压工艺，以及在制作过程中应注意的问题。 关键词：金刚石钻头热压模具 人造孕镶金刚石钻头是经过特种工艺把金刚石微粉与特殊配方的粉末焊接在刚体上而制成的。它具有钻进效率高，使用寿命长等特点，它还具有很好的胎体耐磨性、抗冲蚀性及冲击性，胎体的线膨胀系数较高，胎体与缸体结合强度高，孕镶胎体金刚石分布均匀等优点。它的破岩作用是由金刚石颗粒完成的。在坚硬地层中，单粒金刚石在钻压作用下，使岩石处于极高的应力状态下（约4200～5700MPa，有资料认为可达6300MPa），使岩石发生岩性转变，由 脆性变为塑性。单粒金刚石吃入地层，在扭矩作用下切削破岩，切削深度基本上等于金刚石颗粒的吃入深度。 目前，金刚石钻头已被广泛应用在地质勘探中，也被应用在国内外的众多矿区中。岩芯钻机主要有机械式钻机（低转速）和液压式钻机（高转速），其中金刚石钻头被广泛应用在液压式钻机中，其取芯的形式主要是绳索取芯，它也是今后地质勘探中的主要取样形式，深受探矿和基础建设工作者的欢迎，展现出了更广阔的前景。 1、钻头的种类及规格 按胎体唇面的形状分为圆弧、平底、梯齿、尖齿、锯齿、阶梯、齿轮、底喷、侧喷、特制平底等种类钻头。每种钻头在不同的地质条件下都具有不同的作用，选用相应种类的钻头才会以最快的速度成孔。 按钻进的用途分为取芯钻头和不取芯钻头。其中取芯钻头的取芯形式又可分为单管、双管及绳索取芯三种。 2、钻头模具及刚体设计 2.1 钻头模具设计 金刚石钻头在高温烧结的过程中，模具的外形和尺寸直接决定了钻头胎体的外形和尺寸，因此，模具的材料必须具有耐高温、变形小、传热效果好并且是非金属材料。而高强石墨是最佳的材料，它还具有硬度高、容易被加工等特点。
钻头型号规格表_钻头型号尺寸表【太全了】 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 钻头是用来在实体材料上钻削出通孔或盲孔，并能对已有的孔扩孔的刀具。常用的钻头主要有麻花钻、扁钻、中心钻、深孔钻和套料钻。扩孔钻和锪钻虽不能在实体材料上钻孔,但习惯上也将它们归入钻头一类。 钻头结构：一种钻头，包括一个刀杆（１），刀杆有一个尖端，尖端有两个位于一个主平面（Ｃ－Ｃ）上的切削刀片（５、５′），所述切削刀片（５、５′）具有在共同第二平面（Ｅ－Ｅ）上取向的短的中心切削刀刃。所述刀刃形成一个点状中心切削刀刃用于进入工件，并且由此将钻头对中。在刀杆上，设两个排屑槽（６、６′），所述排屑槽（６、６′）从尖端延伸到底端。在沿刀杆的任一截面上，排屑槽在管平面上都位于彼此径向相对的位置，管平面与在管的两侧的两个刃带的共同刃带平面（Ｆ－Ｆ）成９０°延伸，所述刀杆在该平面具有最大的刚性。中心切削刀刃的第二平面（Ｅ－Ｅ）的取向与刃带平面或刀杆的底端的主刚性方向（Ｆ－Ｆ）大约成９０°角。 钻头是一种在对混凝土等进行的钻孔作业中，能缓和钻孔状态突然改变的情况，使钻孔作业稳定，即使在产生大粒的切屑时，钻孔效率也不致降低的钻头。
钻头大致呈辐射状配置的切刃部，具有至少2个主切刃部、以及在圆周方向上配设于所述主切刃部与主切刃部之间的，至少两个副切刃部，所述主切刃部具备作为其切刃的主切刃，主切刃内端位于旋转中心，外端则位于切刃部的旋转轨迹的外缘； 所述副切刃部具有作为其切刃的副切刃，该副切刃内端位于向外径侧偏离旋转中心的部位，外端则位于向旋转中心侧偏离切刃部的旋转轨迹的外缘的位置上。 一种钻头，具备配置于钻头前端的多个切刃部、及设于该切刃部基端一侧且于基端部上形成有柄部的轴状钻头主体； 所述切刃部具有由切削面与后隙面的接合缘向前端侧突设而形成的切刃，所述切刃自钻头旋转中心侧向外径侧配置成大致辐射状 各类钻头规格如下表 钻头规格180度规格小径大径全长小径刃长柄径 M3 3.4 6.5 65 13 6.5 M4 4.5 8.0 75 18 8 M5 5.5 9.5 85 22 9.5 M6 6.6 11.0 90 25 11 M8 9.0 14.0 100 28 12 M10 11.0 17.5 110 30 12 M12 14.0 20.0 115 32 12 1/4 6.85 11.0 90 25 11
金刚石复合片及金刚石钻头项目简介 一、项目概论 （一）项目名称 金刚石复合片及金刚石钻头项目 （二）项目建设单位 xxx公司 （三）法定代表人 史xx （四）公司简介 公司始终坚持“服务为先、品质为本、创新为魄、共赢为道”的经营理念，遵循“以客户需求为中心，坚持高端精品战略，提高最高的服务价值”的服务理念，奉行“唯才是用，唯德重用”的人才理念，致力于为客户量身定制出完美解决方案，满足高端市场高品质的需求。公司坚持诚信为本、铸就品牌，优质服务、赢得市场的经营理念，秉承以人为本，宾客至上服务理念，将一整套针对用户使用过程中完善的服务方案。顺应经济新常态，需要公司积极转变发展方式，实现内涵式增长。为此，公司要求各级单位通过创新驱动、结构优化、产业升级、提升产品和服务质量、提
高效率和效益等路径，努力实现“做实、做强、做大、做好、做长”的发 展理念。 展望未来，公司将立足先进制造业，加强国内外技术交流合作，不断 提升自主研发与生产工艺的核心技术能力，以客户服务、品质树品牌，以 品牌推市场；致力成为产业的领跑者及值得信赖的合作伙伴。公司经过多 年的不懈努力，产品销售网络遍布全国各省、市、自治区；完整的产品系 列和精益求精的品质使企业的市场占有率不断提高，除国内市场外，公司 还具有强大稳固的国外市场网络；项目承办单位一贯遵循“以质量求生存，以科技求发展，以管理求效率，以服务求信誉”的质量方针，努力生产高 质量的产品，以优质的服务奉献社会。 上一年度，xxx（集团）有限公司实现营业收入6017.85万元，同比增 长30.63%（1411.13万元）。其中，主营业业务金刚石复合片及金刚石钻 头生产及销售收入为4912.77万元，占营业总收入的81.64%。 根据初步统计测算，公司实现利润总额1297.72万元，较去年同期相 比增长307.06万元，增长率31.00%；实现净利润973.29万元，较去年同 期相比增长138.28万元，增长率16.56%。 （五）项目选址 xxx保税区 （六）项目用地规模
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
金刚石钻头车间工作说明书 工作说明书单位制造部金刚石钻头车间岗位名称金刚石钻头车间主任岗位人数1 工作班制一本职工作组织金刚石钻头的设计.制造职务职级5级3档直接上级制造部部长直接下级金刚石钻头车间副主任(生产.技术)工作责任主持车间日常管理工作建立车间内部规章制度制订和推行本单位工作目标编制或核准推行各项工作计划核准车间生产计划和各班组作业计划组织完成上级下达各项指标确实掌握本单位生产进度.质量.成本.安全文明.人员状态和工作环境，进行有效的控制和不断改善制订直接下属岗位工作说明书，审定其工作计划，做好下级的述职工作检查.考评.培训和指导下属工作协调解决下属的问题和困难，促进各属员间的协力配合，完成上级领导安排的临时任务及周边责任。 根据所在单位基本的组织目标，对组织机构进行分析，及时提出组织机构（权责划分.业务流程. 岗位定编等）改善意见。对下属岗位进行分析，提出岗位工作说明书修订意见。 根据工作情况提出对下属岗位人员重新招聘意见。核准下属岗位人员的培训计划并组织实施。 对本单位的人力资源进行分析，提出需求计划。 领导责任对生产计划进度负责对制造成本负责，对产品质量负责对生产安全负责对本部门持续创新与改善负责对下属
工作质量和本部门精神面貌.安全.保密负责主要权力对下属岗位人员聘用及解聘的提议权和隔级岗位人员招聘.解聘的核准权对下属人员的评价.考核权及岗位工作说明书修订权，对本单位员工执行各项管理规范的监督权工作区域金刚石钻头车间操作设备计算机工作环境粉尘.噪音相关部门制造部各处室，车间 岗位任职资格学历大专以上年龄不限资历五年以 上经营管理或机械制造工作经历性别不限专业工程技术语言较强的口，笔表达能力相关知识机械加工，生产管理个性相容领导能力极需要应变能力需要创造能力需要健康要求良好其他工作说明书单位制造部金刚石钻头车间岗位名称设备员岗位人数1 工作班制一本职工作设备管理职务职级4级2档直接上级技术组组长直接下级工作责任检查设备点检.设备保养.设备安全操作规程的执行情况对设备使用.保养.维修进行指导参与.指导或联系设备处进行疑难设备问题会诊和维修设备改善提请与落实设备配件准备设备技术培训制 订本单位有关设备维修.保养计划并组织实施和验收负责设备各 种记录的收集.管理和上报领导责任主要权力工作区域 金刚石钻头车间操作设备工作环境粉尘.噪音相关部门制造 部设备处岗位任职资格学历中专以上年龄不限资 历二年以上设备管理或维修工作经历性别不限专业工程技术语言中文：一般的口笔表达能力相关知识机械和电气技术个性领导能力应变能力创造能力健康要求良好其他工
章节课题：第二章第五节钻头的选型及分类第六节钻头的合理使用 学时：4学时 教学目的：通过教学使学生掌握金刚石钻头、牙轮钻头的选型及分类。了解钻头如何合理使用及使用注意事项。 教学重点：金刚石钻头、牙轮钻头的选型及分类。钻头合理使用。 教学难点：金刚石钻头、牙轮钻头的选型 教学方法：采用讲解法、对比法、举例法、分析讲解 导入新课：在钻井过程中，影响钻进速度的因素很多，诸如钻头类型、地层、钻井参数、钻井液性能和操作等。而根据地层条件合理地选择钻头类型和钻井参数，则是提高钻速、降低钻进成本的最重要环节。在对钻头的工作原理、结构特点以及地层岩石的物理机械性能充分了解以后，就能根据邻井相同地层已钻过的钻头资料，结合本井的具体情况选择钻头，并配合以恰当的钻井参数，使之获得最好的技术经济效果。 讲授新课： 第五节钻头的选型及分类 一、金刚石钻头 （一）金刚石材料钻头的特点（（与牙轮钻头相比） (1)金刚石材料钻头是一体性钻头，可以使用高的转速，适合于和高转速的井下动力钻具一起使用，取得高的效益；在定向钻井过程中，它可以承受较大的侧向载荷而不发生井下事故，适合于定向钻井； (2)金刚石材料耐磨且寿命长，适合于深井及研磨性地层使用； (3)在地温较高的情况下，牙轮钻头的轴承密封易失效，使用金刚石材料钻头则不会出现此问题； (4)在小于165．1 mm(61/2in)的井眼钻井中，牙轮钻头的轴承由于空间尺寸的限制，强度受到影响，性能不能保证，而金刚石材料钻头则不会出现问题，因而小井眼钻井宜使用金刚石材料钻头； (5)金刚石材料钻头的钻压低于牙轮钻头，因而在钻压受到限制(如防斜钻进)的情况下应使用金刚石材料钻头； （6）金刚石材料钻头结构设计灵活，简单，能满足非标准的异形尺寸井眼的钻井需要； （7）金刚石材料钻头中的ＰＤＣ钻头是一种切削型钻头，切削齿具有自锐优点，破碎岩石时无牙轮钻头的压持作用，切削齿切削时的切削面积较大，是一种高效钻头； （8）金刚石材料钻头工作时必须保证充分的清洗与冷却； （9）金刚石材料钻头抗冲击性载荷性能较差； （10）金刚石材料钻头价格较高。 （二）金刚石材料钻头选型（适应的地层） ＴＳＰ钻头适合于在具有研磨性的中等至硬地层钻井。 ＰＤＣ钻头适用于软到中等硬度地层，但是ＰＤＣ钻头钻进的地层必须是均质地层，以避免冲击载荷，含砾石的地层不能使用ＰＤＣ钻头。 二、牙轮钻头的选型及分类法 （一）牙轮钻头选型的原则及应考虑的问题 (1)地层的软硬程度和研磨性。 (2)钻进井段的深浅。 (3)易斜地层。 (4)软硬交错地层。 选用的钻头对所要钻的地层是否适合，要通过实践的检验才能下结论。 对于同一地层使用过的几种类型的钻头，在保证井身质量的前提下，一般以“每米成本”作为评价钻头选型是否合理的标准。 （1）国产牙轮钻头型号表示方法如下
一、牙轮钻头 1、结构 1）钻头的结构特点 三牙轮钻头是由牙掌、牙轮、轴承、 锁紧元件、储油密封系统、切削齿和 流道喷嘴水力结构等二十多种零部件 组成。 2、工作原理 1)钻头的公转 钻头的公转速度就是转盘或井下动力钻具的旋转速度。钻头公转时，牙轮也绕钻头轴线旋转，牙轮上各排牙齿绕钻头轴线旋转的线速度不同，外排齿的线速度最大。 2)钻头的自转 钻头旋转时，牙轮绕牙掌轴线作反时针旋转的运动叫自转。牙轮的自转速度决定于钻头的公转转速，并与牙齿对井底的作用有关，是岩石对牙齿的吃入破碎作用产生阻力作用的结果。 3)钻头的纵振（轴向振动）冲击压碎作用 轮心位置的变化使钻头沿轴向作上下往复运动，就是钻头的纵向振动，它与牙齿的齿高、齿距等钻头结构参数及岩性有关。软地层振幅小，硬地层振幅大。振动频率与齿数和牙轮转速成正比。 4)钻头的滑动剪切破碎作用 破碎不同类型的岩石，要求钻头有不同的滑动量，滑动量由钻头结构参数决定。软地层钻头滑动量大，硬地层应尽量小或不滑动。
3、江钻牙轮钻头表示方法 江钻三牙轮钻头型号由四部分组成： 钻头直径代号钻头系列代号钻头分类号钻头附加结构特征代号示例：8 1/2MD517X 8 1/2：钻头直径8.5英寸（215.9mm） MD：高速马达钻头系列代号 517：适合低抗压强度和高可钻性地层的镶齿钻头 X：主切削齿为凸顶楔形齿 1)钻头直径代号：用数字（整数或分数）表示，单位一般为英寸。 2)钻头系列代号：对于三牙轮钻头，按其适用功能、轴承及密封结构主要特征等方面，分为13个标准系列。 钻头应用表 配套系统——轴承和性能
3)三牙轮钻头分类号、江钻牙轮钻头与IADC 编码对应表和钻头类型与地层级别对应关系表：分类号采用SPE/IADC 23937的规定，由三位数字组成，首位数为切削结构类别及地层系列号，第二位为地层分级号，末位数为钻头结构特征代号。 4)钻头附加结构特征代号：为了满足钻井及地层的某些特殊需要， 钻头需改进或加强时，则在分类号后加附加结构特征。
PDC钻头主要用于泥岩、砂岩、以泥质胶结为主且胶结松散的小粒径砾岩、膏岩和灰岩等地层。试验统计及现场应用情况表明：对于砂、泥岩互层，当地层抗压强度低于10,000psi，泥岩成份占岩石总量的40%以上时，PDC钻头的使用效果最好。火成岩一般不适合使用PDC钻头。 根据岩石抗压强度，确定合理的PDC布齿密度 不同冠形PDC钻头的攻击性依次为：长抛物线型>中等抛物线型>短抛物线型；按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型如下： 岩石硬度抗压强度(psi) 冠部形状 很低硬度0 ~ 8,000 长抛物线形 中等硬度8,000 ~16,000 中等抛物线型 高硬度16,000 ~32,000 短抛物线形 普通PDC齿为了保证一定寿命，负前角一般为20°、25°、30°，钻头吃入能力差，攻击性不强。采用新型切削齿后，根据地层硬度适时调整切削齿负前角，使钻头能获得较高的机械钻速和寿命。推荐的负前角如下： 根据岩石抗压强度，选择合理的切削齿尺寸
针对山前高陡构造地层倾角大，井斜控制难的特点，选用相对较短的保径，减小钻头因与井壁接触而产生的扭矩，同时降低了保径表面积、增加了钻头保径表面的接触力，使钻头的侧向力切削能力增强，有利于井斜控制。 钻头尺寸标准保径长度短保径长度 121/4”2.5”1.5” 81/2”2”1.5” 金刚石钻头保径长度控制技术 随着金刚石钻头的广泛使用，应用于金刚石钻头上的各种技术也在不断发展，其中，金刚石钻头保径长度也在不断变化，初期由于受到应用范围的限制，钻头的保径长度一般采用标准设计的长度；但随着这几年金刚石钻头应用范围的不断扩展，如在定向井、分支井、水平井以及防斜等方面的应用，对金刚石钻头保径长度有了新的要求，根据钻头的使用环境，钻头的保径也做了相应的调整，下面就钻头保径的变化作一个比较：