地质金刚石钻头钻进的孔底碎岩过程简介

1.表镶金刚石钻头的孔底碎岩进程

把钻头上的一粒金刚石看作在轴向压力Py和切向力Px效果下沿岩石外表移动的切削具（图4-19），岩石破碎时切向力Px耗费在战胜岩石抵抗破碎的反力Pg和摩擦力T上T=Pyf。

Px=PgT=PgPyf(4-8)

式中：f--金刚石与岩石的摩擦系数；Py--分配在一粒金刚石上的载荷。

1-被压皱的岩石;2-岩石中的拉应力;3-被压碎,剪切的岩石;Ⅰ-钻头体;Ⅱ-表镶金刚石出刃;Ⅲ-岩石

当金刚石沿同心圆运动时，它向岩石传递必定的能量，岩石吸收能量后发生破碎并形成小的沟槽。在弹脆性岩石中，因为大、小剪切体的发生，沟槽的宽度大大超过了金刚石吃入岩石的深度。在破碎岩石的同时，金刚石逐步被磨钝。这时磨钝的金刚石在轴载的效果下使岩石发生应变，应变的结果是在岩石中出现一些微小的裂纹，使岩石的致密结构被改动（图4-19）。裂纹的数量及其深度取决于传递给每粒金刚石的轴载大小和钻头转速。金刚石被磨钝后，必须在孔底某一点处多次重复补充载荷才可能使岩石发生破碎，即这时的岩石破碎进程具有疲劳破碎的性质。

2.孕镶金刚石钻头的孔底碎岩进程

孕镶金刚石钻头的孔底碎岩进程不同于表镶钻头。因为它用的金刚石颗粒小，且埋藏于胎体之中，孕镶钻头必须在钻进规程中坚持自磨出刃的功能（称为"自锐"），才能保持钻速稳定而不衰减。

整体来说，孕镶钻头的实际碎岩机理类似于砂轮磨削工件，即以唇面上多而小的硬质点（金刚石）对加工件（孔底岩石）进行刻划、磨削，并跟着硬质点的逐步磨损和消失及粘结胎体的不断磨耗，新的硬质点又暴露出来参加工作。当然，假如唇面金刚石出露较好时，也不扫除在磨削的同时存在着孔底的微剪切和微压碎效果。实际上，砂轮在高速磨削工作中，自身也被磨耗，因为它的"自锐"效果而常处于锋利状况。对孕镶金刚石钻头而言，假如胎体功能与所钻岩石不适应或没有确保满足的钻压，胎体不能超前磨耗并让损失破岩才能的金刚石颗粒自行脱落，则无法完成"自锐"。在孔底进程中表现为钻头"打滑"，钻速敏捷下降。

不管表镶或孕镶钻头在孔底的工作进程都是非常复杂的。钻头被钻具紧压在孔底岩石外表，钻具的振荡和弹性变形加强或削弱了加在孔底的钻压，而往复泵送出的压力流体也是脉动的，更加重了钻具和钻头的振荡。因此，学者们以为孔底还存在着微动载的