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 81/2BK542-4 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。现在，在该区块只要条件允许，几乎用的都是 PDC 钻头。第二节金刚石钻头的结构简介金刚石钻头的破碎机理金刚石钻头的破岩方式主要有四种，即：剪切、预破碎（开槽效...
