API標準石油鉆頭 PDC 復合片鉆頭
1 PDC鉆頭的結構
切削齒、水力系統(tǒng)、排屑槽和保徑齒組成。它有兩種基本的類型:鋼體鉆頭和胎體鉆頭。鋼體鉆頭*由機械加工而成，首先將整塊合金鋼毛坯經機加工成鉆頭體，再將切削件焊在連接柱上，后將連接柱壓入事先在鉆頭上鉆的孔中(孔不鉆透)，其加工質量容易保證。胎體鉆頭與金剛石鉆頭制造方法相似，鉆頭體采用鑄造碳化鎢粉、碳化鎢粉和浸漬料燒結而成，PDC切削件通常帶有一伸長襯底焊到鉆頭上，其具有*好的保徑能力，有較強的抗侵蝕能力，沒有連接柱，因而不會出現連接柱斷裂的現象，但制造工藝復雜些，加工不易控制。
PDC鉆頭是依靠安裝在鉆頭體上的切削齒切削地層的，這些切削齒按照一定的方式布置在鉆頭體表面上，切削齒的安裝方位角度也不盡相同，切削齒有復合片式和齒柱式兩種結構。復合片式切削齒是將復合片直接焊接在鉆頭體上預留的凹槽內而成的，它一般用于胎體鉆頭;齒柱式切削齒是將復合片焊接在碳化鎢齒柱上而成的，安裝時將其齒柱鑲嵌或焊接在鉆頭體上的齒孔內，它一般用于鋼體鉆頭，也有用于胎體鉆頭的。
?API標準石油鉆頭 PDC 復合片鉆頭
2 PDC鉆頭的破巖機理
PDC鉆頭的具體破巖方式主要取決于鉆頭的切削結構及所鉆地層的硬度和巖性，主要分為四種:
2.1 剪切。
當PDC鉆頭在軟到中等硬度地層鉆進時，復合片切削齒在鉆壓和扭矩的作用下克服地層應力吃入地層并向前滑動，巖石在切削齒作用下沿其剪切方向破碎并產生塑性流動，切削所產生的巖屑呈大塊片狀。這一切削過程與*切削金屬材料非常相似。
2.2 預破碎。
PDC鉆頭的“尖/圓”齒交替布置切削結構所*的巖石破碎方式，主要作用于以純剪切方式不容易鉆進的地層，如中等、中硬和硬地層及帶有硬夾層的地層等。預破碎過程是通過開槽切削來完成的，具有這種切削結構的鉆頭在鉆進過程中，尖形切削齒因與地層接觸面積小受力集中而先行吃入地層，巖石在接觸應力作用下產生破碎裂紋，隨著鉆頭的不斷旋轉，尖形齒在巖石中切出一條條小小的螺旋狀“卸荷”槽，緊隨其后的圓形切削齒則以剪切方式切削強度已大大減弱的大塊巖石，達到快速鉆進的目的。這樣大大提高了切削效率，降低了切削齒的磨損速
2.3 犁削。
巖石在鉆頭鉆進過程中，由于受到切削齒的作用，在其內部發(fā)生破碎并向表面?zhèn)鬟f。堆積在切削齒前面的破碎巖屑由于切削齒的移動被推向兩邊，后由泥漿帶出井底，這一切削過程相似于犁地過程。
2.4 磨削。
PDC鉆頭在鉆進極硬的粗晶粒地層時，其切削結構常常以磨削方式破碎巖石。切削齒在鉆進過程中克服巖石的高抗壓強度實現巖石的局部破碎。由于硬地層巖石的高強度，使破碎的巖屑比較小，呈細粒狀，因而鉆頭的機械鉆速相應較低。
