PDC金刚石复合片钻头井底碎岩过程的介绍

2022-05-28 16:50:00

尽管在pdc金刚石复合片钻头的唇面上，瞬时出刃的金岩刚石数目是随机的，但其对井底覆盖的系数则是金刚石浓度的函数。随着浓度加大，其覆盖系数增加。覆盖系数对岩石体积破碎的发育和pdc金刚石复合片钻头层沿高度的磨损率，产生直接的影响。在一般情况下， pdc金刚石复合片钻头的井底覆盖系数大于表镶钻头，其所钻得的岩心和井底是比较光滑的。这表明它在沿同一条轨迹有多次重复剪切，且限制了岩石体积破碎时的破碎槽沿边缘崩落的现象。金刚石浓度越大(即井底覆盖系数越大)，加工(钻进)出来的岩心越光滑，井底越平整，这就增大了破碎岩石的单位体积功。对高研磨性岩石来说，为了保证沿唇面高度的耐磨性，井底覆盖系数大是必要的。

直接观察pdc金刚石复合片钻头的破岩机理是困难的，因为在高的线速度下产生的重复破碎，掩盖了一些实质性的现象。为此，应从单粒金刚石碎岩机理为出发点，结合pdc金刚石复合片钻头为数众多的金刚石切削刃的特点来进行分析。尽管单粒金刚石与pdc金刚石复合片钻头破岩的规律有差异，但基本相似点仍是主要的，如相同的破岩材质在两向力同时作用下的破岩方式等都是一致的。

在两向力作用下，岩石远较单纯静压入时易破碎。因为岩石局部静压人实际上是相当于在三维应力条件下产生剪切破碎;而实际钻进时是在水平与垂直载荷作用下，金刚石沿井底滑移，并在其滑移轨迹的后面产生张应力场，待卸载时形成张应力破碎。这个结论已由前文指出。表2-3列出了用单粒金刚石(粒度为2.5mm,载荷为100~ 150N/粒)对三种岩样进行静压和两向力回转转钻进时破碎穴的深度。