钻具基本结构
钻具(PDC)是继人造金刚石单晶之后发展起来的新型超硬材料。它由在高温高压下形成的金刚石薄层和碳化钨基片组成。金刚石薄层中包含有许多细小的金刚石晶体，它们随机定向，所以强度和耐磨性极高。碳化钨基片加强了金刚石薄层，使它耐冲击，钻进时钻具在磨损过程中能保持锐利的棱边，这种自锐作用使钻头钻速高、使用寿命长。由于复合片的优异性能，自20世纪70年代末80年代初以来，国外在油井钻探、煤田钻探和部分岩心钻探中逐步开始使用钻具，从而大大提高了机械钻速和钻具寿命，降低了钻进的综合成本和成孔周期，钻具哪家便宜，取得了明显的经济效益。我国从20世纪80年代末开始生产钻具，现已在油田钻进中广泛使用。随着复合片生产技术的提高和钻具设计制造技术的进步，钻具在地质钻探、煤田钻探、金属矿山开采、工程施工、水电施工、公路桥梁、边坡防护和灌浆工程中的使用越来越广泛，适应的地层也越来越广。
复合片形状示意图
金刚石复合片钻头的基本结构通常都是由复合片和钻头基体两部分组成。从钻头结构设计考虑，主要有复合片的定向、保径的方法、排粉和冲洗等。
1，钻头基体
钻头的基体是钻头的主要部分，是复合片的载体。其质量的高低，结构是否合理，对钻头的使用效果有很大的影根据所采用材料的不同，钻头基体分为胎体式和钢体式。
钻具的基体
直接采用钢材加工而成，目前，国内的钻具大多数采用的是钢体式。钢体式钻头的特点是制造简单、材料费用低，但存在保径效果较差、基体易被冲刷磨损、复合片支撑体易损坏等缺点，最终造成钻头的使用寿命短。随着复合片质量的提高，钢体超前损坏已成为复合片钻头损坏的主要形式之一。
钻具的基体
采用粉末冶金的方法制造，制造费用较高，但其它性能明显优于钢体式。刚刚研究开发出的一种新型胎体式钻头的底唇结构形式，其基体由刚体、胎体和孕镶于胎体中的金刚石等几部分组成。
2，复合片的形状
复合片它是由常规的复合片按照钻头底唇厚度采用线切割而成，而不是通常复合片钻头常用的圆片装。
其优点在于：
(1)复合片的大小根据钻头的需要切割，能够保证孔底的全覆盖。
(2)有利于保径。
(3)由于地勘钻头的环状尺寸较小，如果采用圆片状的复合片，其弧度太小，在钻进的初期速度较高，但磨损也快，机械钻度很快下降并使钻头报废。采用切割片，可选用较大尺寸的复合片，使钻头底唇在钻进过程中保持比较好的圆弧底唇，使复合片得到充分的利用，从而使钻头获得较长的寿命。
3，复合片的空间定位
复合片的空间定位是指复合片在钻头底唇上安放的空间位置。复合片的空间定位是复合片钻头设计的重点，对钻头钻进的性能有很大的影响。
(1)复合片的负前角。
复合片钻头的复合片前角采用负前角，见图。负前角通常在0。一25。之间，以适应不同地层的需要。对于软地层，负前角取O。或较小值；对于较硬的地层，负前角应较大，以有效地切削地层并防止冲击对复合片的损坏。
复合片的负前角
由于地质钻探、工程施工领域使用复合片钻头钻进的地层通常较硬，另外，在一定程度上考虑钻头的通用性，地勘复合片钻头的负前角通常为15。。
(2)复合片的旁侧角。钻头上复合片的旁侧角有利于钻头的清洗和岩粉的转移，岩屑被剪切下来后可被推向复合片前方，也可被推向复合片旁侧。具有旁侧角的复合片排列使得岩屑能主动向环型空间转移，从而达到及时清除岩屑的目的。地勘使用的复合片钻头的旁侧角比油井钻头的要小一些，通常在5。一10。之间，见图。
复合片的旁侧角
(3)复合片的出露高度。
复合片的出露高度主要从两方面进行考虑，一个是冷却和排粉；另一个是复合片的抗冲击能力。在小口径的岩心钻探中，冲洗的能力一般都能够满足冷却和排粉的需要，复合片可以尽量采用大的出露。但是，大的出露，必然使复合片承受大的冲击力。以前，由于焊接技术不过关、复合片本身的抗冲击能力有限，一般采用部分出露的形式以增加复合片的抗冲击能力。
(4)复合片的密度。复合片的密度是指在单位环状面积上复合片的数量。它是钻头设计的重点，因为它直接影响钻头的使用寿命和效率。一般来说，复合片的密度越大，钻头的磨损速度就越慢，钻头寿命就长，但是，其机械钻速较低。反之，复合片的密度越低，钻头的磨损速度就越快，钻头寿命就短，机械钻速就较高。复合片钻头设计的原则是：根据地层情况，以保证钻进效率为前提，适当兼顾钻头寿命。
(5)复合片钻头的内外保径。
复合片钻头要求有长寿与高效的效果，除了选用高品质的复合片、优良的钻头结构设计外，钻头的内外保径效果也很重要。 ．钻头采用复合片和聚晶金刚石双重保径，使钻头的保径达到了很好的效果，见图1。孕镶于胎体中的金刚石是保径的主体，保径主要依靠聚晶完成，同时切割的复合片也参与了保径，从而增强了复合片本身的保径能力。以前普遍使用的圆片状复合片，其内外出刃上的复合片所能达到的钻头内外径理论上只是复合片直径上的一个点，只有一个点进行保径。
钻具钻具钻具
?金刚石钻头泵压和泵量选择
钻具泵压和泵量选择
泵量与泵压是金刚石钻头钻进规程的另外一个重要参数，它是冲洗液/泥浆循环速度和循环量大小的体现，在孔内循环良好没有出现漏水和涌水的情况时，一般用泵量来反应泵压大小，即反应冲洗液/泥浆的流量。
在实际钻探过程中，使用钻具的口径决定了泵量的选择范围，以下是不同口径钻具泵量的选择：
常用金钻牌金刚石钻头泵量选择范围
在钻头口径一定的情况下，影响泵量的因素主要是岩石的性质和钻头的类型，它们的差异直接影响泵量大小的选择（以钻具110mm金刚石钻头为例）。
常用钻具泵量选择范围
1，岩石的性质不同时泵压和泵量的选择
在钻进较软的7级以下岩层时应该使用大泵量值，太原钻具，推荐在60l/min左右，因为钻头在这类岩层中钻进的效率高，产生的大量热量和岩屑需要更快的循环也速度带出孔底，避免出现钻头的烧钻和糊钻的情况。如果是利用6-8度钻头钻进9级以上的坚硬岩层时，这是需要把转速加大，同时泵量还要增加20%左右，如果转速没有加上去，那么可以使用较小的泵量，总结起来即在转速越高、钻进效率越快、岩石越硬时，泵量应该选择越高的值。
2，钻具的类型不同时泵压和泵量的选择
钻头类型（主要分为钻进钻头和取芯钻头两类）的不同直接会影响冲洗液/泥浆在孔内循环阻力大小，一般情况下钻进钻头的阻力会大于电镀金刚石钻头，而电镀钻头的阻力会略大于金刚石复合片钻头。泵压在孔内的损失直接导致泵量的减小。通常50l/min的泵量需要的泵压为7个大气压，钻进钻头钻孔每增加10米，其泵压就要减小0.5个大气压左右，取芯钻头减小的幅度稍微小一点为0.2左右，因此钻进时应该根据钻头类型和钻孔的深度合理的增加泵压值，以便控制泵量确保循环冲洗液的正常循环，避免造成钻具的严重磨损和钻具的烧坏。
机长在操作钻机时要时刻注意泵压表上的数值变化情况，如果遇到泵压突然增大，钻具批发，泵量停止或者是减小的现象时则表明岩心管或者是钻杆出现了堵塞的情况，应该立即降低转速、切断扭矩并且上下反复提钻；如果出现钻进效率下降严重或者是打滑现象时，有可能是泵量太小或者是漏水的情况导致了钻头的烧坏。应该立即停止提出钻头观察。
钻具是测量地基（桩基）承载力的主要钻探工具
钻具主要口径有75mm、91mm、101mm和110mm，其中应用最多的是101mm，钻具价格一般在330元左右，作为测量地基承载力的主要钻探配件，一直是金钻钻头厂家畅销的产品。本文将介绍地基（主要是桩基）地基承载力、承载力的影响因素以及承载力的测量，对于保证地基强度和稳定性提供一定的施工参考意见。
地基桩基结构示意图
一、地基（桩基）承载力简介
地基（桩基）是一种常用的基础的形式，是深基础的一种。当天然地基上的浅基础沉降量过大或地基稳定性不能满足建筑物的要求时，常采用桩基础。
桩基通常由若干根桩组成，桩身全部或部分埋入土中，顶部由承台联成一体，构成桩基础，再在承台上修筑上部建筑。
桩基础按承台的位置分为低桩承台桩基础和高桩承台桩基础两种。低桩承台桩基础的承台底面位于地面以下，髙桩承台桩基础的承台底面在地面以上（主要在水中）。其设计计算方法也不相同。在工业与民用建筑中，大多采用低桩承台桩基础。而桥梁、港口、码头等构筑物，常采用髙桩承台桩基础。
二、地基（桩基）承载力的影响因素
桩基础的主要功能是将荷载传至地下较深处的密实土层，以满足承载力和沉降的要求。因而具有承载力高、沉降速率低、沉降量较小而且均匀等特点，能承受竖向荷载、水平荷载、土拨力即由机器产生的振动或动力作用等。影响其承载力的主要因素有：
1、土的物理力学性质：地基土的物理力学性质指标直接影响承载力的高低。
2、地基土的堆积年代及其成因，堆积年代愈久，一般承载力也愈高，冲洪积成因土的承载力一般比坡积土要大。
3、地下水。从承载力计算公式中可以看出出的重度大小对承载力的影响，地下水位上升时，土的天然重度变为净重度，承载力也应减小。另外，地下水大幅度升降会影响地基变形，湿陷性黄土遇水湿陷，膨胀土遇水膨胀、失去收缩，这些对承载力都有影响。
4、建筑物性质。建筑物的结构型式、体型、整体刚度、重要性以及使用要求不同，对容许沉降的要求也不同，因而对承载力的选取也应有所不同。
5、建筑物基础。基础尺寸及理深对承载力也有影响。
三、地基（桩基）承重力的测量
出于桩的工作形状随桩的几何尺寸及成桩方法不同而有所变化，可以按桩径d的不同将桩划分为小直径桩、中等直径和大直径桩。其桩径的界线大体是：d≤250mm为小桩（微型桩）；250mm800mm为大直径桩。对于端承型大直径桩又称为墩，钻具采购，常在坚硬的桩端持力土层埋葬不深时采用，往往还可以做成扩底形式以提高承载能力。地基的多样性以及复杂性导致确定地基承载力是一件比较复杂的工作。我国通常采用地质取芯钻进技术，利用钻具对地基进行取芯钻进，一般要求钻头能够钻进地基深度的2/3以上，对于抽取的岩心进行技术鉴定，确定建筑地基承载力的特征值。
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