钻头百科

金刚石钻头的破岩原理

在坚硬地层中，单粒金刚石在钻头重量的作用下使岩石处于非常高的应力状态（约4200-5700 MPa，一些数据认为可以达到6300 MPa），这使岩石的岩性从脆性变为塑性。单粒钻石在扭矩的作用下侵蚀地层并穿透岩石。切削深度基本上等于金刚石颗粒的深度。这个过程就像“犁地”，所以它被称为金刚石钻头的犁切割动作。
在一些脆性岩石（如砂岩、石灰石等）中，金刚石颗粒在钻头上同时承受着钻头上的重量扭矩，破碎岩石的体积远大于金刚石颗粒的吸入和旋转体积。当压力不大时，只能沿着金刚石的运动方向形成小凹槽。增加压力会破坏小凹槽深部和侧面的岩石，超过金刚石颗粒的横截面尺寸。
金刚石钻头的破岩效果不仅与岩性和影响岩性的外部因素（如压力、温度、地层流体性质等）有关，钻头重量也是一个重要的影响因素。它与锥形钻头相同。岩石破碎有三种方式：表面破碎、疲劳破碎和体积破碎。只有当金刚石颗粒具有足够的比压侵入地层岩石并使岩石体积破碎时，才能获得理想的破岩效果。
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