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钻井液实习技术员

实习技术员的基本功（十一）

序言：

    大家好，本篇是实习技术员的完结篇。

整个实习技术员这一季，都是一些浅显的知识点。

一些平时经常碰到，用到的知识。

其实这一季并不代表着实习员期间应该学习到的所有，而是很小的一部分。

我只是抛砖引玉了一下。

    技术员第一季所涉及的知识点，并不是我一下队就学会了。

很多都是在犯了错之后，进行反思，多问自己的师傅和身边的人得来的。

我所经历过的和我的朋友，同学都是一样的。

写这一季的目的，不是为了显示自己的聪明，而是献给那些很优秀的，最后又离开这个事业的省劳务派遣工。

他们才是最棒的。

还有值得一提的，定向的岳师傅，他就好像中国的动画片《天书奇谈》里的那个给我看天书的老神仙，教了我很多。

却从不承认教过我什么。

他是一位经验丰富的老技术员，他时常教导我，学东西别学形式，要多想原理。

这是最重要的。

感谢这位”老神仙”。

   最后罗嗦一句。

如果将来没有机会在技术员这个岗位上发展，就将此季所涉及的小知识全部还给教过自己的师傅们。

哈哈。

。

。

。

。

正文：

开始吧！

以下所有内容建立在本油田40的架的设备为例。

在实际的钻井中，及时地把岩屑携带出来时快速钻进的重要条件之一。

那么把岩屑携带出来时要经过两个过程。

第一个过程是使岩屑离开井底，进入环形空间；第二个过程是依靠泥浆上返将岩屑带出地面。

那么，岩屑不能及时离开井底，是影响钻速度的主要因素之一。

岩屑很难冲离井底的原因有二：

1.在钻井中，井内泥浆柱压力大于地层内流体压力。

井内液柱压力大于地层压力，则被破碎而尚未离开井底的岩屑受到两者压差的作用，被紧紧地压在井底。

要使它离开井底则要花很大气力，来克服这个压差的作用。

2.泥浆在井底也有失水作用，在井底也会留下类似泥饼一样的东西，井与岩屑掺混在一起，盖在井底，形成一个”垫层”，将钻头与井底隔开，这样，钻头要破碎新的井底，必须先清除这个”垫层”，这不仅浪费了功率，而且出现了岩屑的重复破碎，降低了钻速。

    由此，我们有了个新的工艺。

喷射钻井技术。

喷射钻井的一个显著特点，是从钻头喷嘴中喷出强大的泥浆射流，它具有很高的喷射速度，具有很大的水力功率，它能给予井底岩屑一个很大的冲击力，从而使岩屑及时地，迅速地离开井底，始终保持井底干净。

这就是喷射钻井能够大幅度提高钻速的主要原因。

泥浆射流的作用，不仅能使岩屑冲离井底，而且在一定条件下可以直接破碎岩石。

这已成为喷射钻井的实践所证明。

一．喷射式钻头的工作原理

主要就在于喷嘴。

在前几集里介绍过喷嘴。

这里就补充说明下。

从钻头喷嘴中喷出的射流是属于淹没非自由射流。

淹没是指射流出口以后，就处在井筒内的泥浆中，被井筒内泥浆所淹没。

由于泥浆的密度比空气大得多，所以射流在出口以后就受到淹没液体的巨大阻力。

那么非自由是指射流的运动和发展受到固体环境的限制，不能自由地运动和发展，具体的说，射流到达井底以后，要受到井底和井壁的限制，还要受到钻头的限制，射流到达井底以后，一部分向四周散开，沿着井底横向流动，形成漫流；一部分向着原来方向相反的方向返回。

最后所有的射流液体都要经过环形空间返出地面。

   关于它的一些基本内容，参看参考资料1的教科书。

简单提一下，射流的扩散角阿a表示射流的密集程度。

显然，a越小则射流密集性越高，能量越集中，射程就越远。

对于喷射钻井来说。

我们希望扩散角越小越好。

如上图，延长射流收拢以前的边界母线，交与A点，A点称为射流的”极点”。

极点至喷嘴出口的长度，以Jo表示。

则：

Jo=（do/2）/tan（a/2）

令2tan（a/2）=a,,即为射流的扩展系数，于是   Jo=do/a  在射流边界收拢之前，在喷射距离（即距喷嘴出口的距离）为1的截面上，射流的直径可以用下式表示。

         d=do+2tan（a/2）=do+a1

    淹没非自由射流在出口后受到井筒内淹没泥浆和返回泥浆的巨大阻力，使射流的速度分布发生了很大的变化。

1．在射流的中心。

由于受到淹没泥浆和返回泥浆的影响较小，所以速度很高。

所以速度最高。

在射流的任一截面上，轴线上速度最高，自中心向外速度很快降低，到射流边界上速度为零。

2.射流出口后有一段长度，这段长度内的中心部分始终保持刚出口的速度。

这段射流的中心部分称为射流等速核。

这一段射流称为射流的初始段。

超过初始段以后称为射流基本段。

3．从射流的轴线上看，初始段的轴线上，速度始终等于刚出口时的速度。

超过初始段以后，基本段轴线上的速度迅速降低。

基本段轴线上任一点的速度，与该点距极点的距离成反比。

   等速核是射流能量集中的部分。

对喷射钻井来说，我们希望等速核越长越好。

由于钻头结构方面的原因。

喷嘴距井底的距离即喷射距离，总是有一定的长度。

当喷射距离一定的时候，等速核越长，则能量最集中的部分越接近井底，对井底的清洗效果也就越好。

射流液体具有一定的密度，射流又具有一定的速度。

在射流前进的方向上遇到障碍物时，射流将给障碍物一个压力，这个压力就是射流具有的动压力。

根据水力学原理，射流任一点的动压力与该点的速度有关，与射流液体的重度有关:

        Pr=rV2/（200g）

式中  Pr是射流某一点的动压力，巴（bar）。

  1bar=0.1MPa  

      V是射流在该点的速度，米/秒；

      r是射流液体的重度，千牛/米3；（作者：

该单位是单位体积所具有的重量）

      g是重力加速度，9.81米/秒2

1． 在射流的任一截面上，中心动压力最大，自中心向外，动压力急剧衰减，在射流边界上动压力为零。

2． 射流等速核内各处的动压力相等，都等于射流刚出口时的动压力。

3． 在射流中心线上。

超过等速核以后，动压力急剧下降。

必须指出，射流的扩散角和等速核长度是与喷嘴结构有很大关系的。

二．射流对井底的清洗作用

在前面几集里，也提到过为什么在本油田上部软地层装两只不等径的喷嘴，这里将作出合理的解释。

射流冲到井底以后能产生两种净化井底的作用。

其一是射流对岩屑的冲击压力作用，其二是漫流对岩屑的横推作用。

由于射流上每一点都具有一定的动压力，当射流碰到井底以后，将此动压力传给井底，形成对井底的冲击压力（此冲击压力即等于射流到达井底时的动压力）。

岩屑在这个冲击压力作用下，会不会被压得更紧地贴在井底，更不易离开井底呢？

不会的。

因为：

1．射流的这个压力不是静压力，面试冲击压力。

此冲击压力不是作用在整个井底，而是作用在小圆面积上，就整个井底而言，射流作用的面积内压力较高，射流作用的面积以外压力较低。

就射流作用面积而言，冲击压力也是极不均匀的，射流作用中心的压力最高，离开中心则压力急剧下降。

2.由于钻头的旋转，射流作用的小圆面积在迅速移动。

本来不均匀的压力分布，又在迅速发生变化。

    由于以上两个原因，就使作用在井底岩屑上的冲击压力极不均匀，极不均匀的冲击压力使岩屑产生一个翻转力矩，从而离开井底。

这种情况就好像地面上一个石子，我们用棒子猛敲它的边缘，它会翻转着蹦起来一样。

 射流冲向井底以后，就形成沿着井底横向流动的漫流。

某些试验证明，漫流是很薄的一层，它具有相当高的流速。

某个试验测量了射流冲击面积附近的漫流流速得出在距井底0.4毫米的高度上，漫流流速最大。

当射流喷速为16.5米/秒时，最大漫流速度可达9.8米/秒。

距井底的高度增加时，漫流流速迅速降低。

   具有很高速度的井底漫流，将作用于岩屑一个横向推力或牵引力，从而使岩屑离开井壁的原来位置。

某些研究指出，把岩屑冲离井底，漫流起主要作用，而射流的冲击压力作用尚未其次。

所以研究漫流是很重要的。

    还需要指出。

测量位置距射流的冲击中心的距离不同，漫流的速度也不同。

在射流冲击面积以内，射流冲击中心的漫流速度为零；离开中心，漫流速度逐渐增大；在射流冲击面积的边缘，漫流速度达到最大。

在射流冲击面积以外，漫流流速与距冲击中心的距离成反比。

即距离冲击中心愈远则漫流流速愈小。

三．射流的水力参数

   射流水力参数包括射流的喷射速度，射流冲击力合射流水功率。

   计算射流喷速的通式为：

Vo=10Q/Ao

式中：

Vo是射流喷速，米/秒；

     Q是通过钻头喷嘴的泥浆排量，升/秒；

     Ao是喷嘴出口截面积，厘米2；

对于普通的三喷嘴钻头，Ao=3.14d2o/4       

如果钻头的喷嘴不是三个或个喷嘴直径不相等，可以使用喷嘴相当的直径来算。

当各喷嘴直径相等时，喷嘴相当直径的计算公式如下：

式中 n为喷嘴的数量。

当各喷嘴直径不相等时：

 射流冲击力是指射流在其作用面积上的总的作用力的大小。

式中 Fj是指射流冲击力，千牛；

     P是指射流液体密度，g/cm3

     Q是指泥浆排量，L/S；

     A0是指喷嘴出口面积，厘米2

射流水功率参见参考资料1。

对于喷射钻井有实际意义的是射流水力参数。

但射流是泥浆通过钻头喷嘴以后产生的。

由于喷嘴对泥浆流动有阻力，所以喷嘴要损耗一部分能量。

在喷射钻井设计中，不仅要计算射流的能量，而且要考虑喷嘴损耗的能量。

1．钻头压力降，就是泥浆流过钻头喷嘴以后泥浆压力降低的值。

通过公式推导出喷嘴的流量系数C。

而P1-P2就是泥浆流过喷嘴的压力降。

Pb=（0.05pdQ3）/（C2A2o）

式中：

Pb是指钻头的压力降，MPa；

pd是指射流液体密度，g/cm3

     Q是指泥浆排量，L/S；

     A0是指喷嘴出口面积，厘米2

   钻头水功率是指泥浆流过钻头时所消耗的水功率。

钻头水功率的大部分变成射流水功率。

少部分则用于克服喷嘴阻力而作功。

而钻头水功率与射流水功率之间相差一个系数C2。

这个系数C2的物理意义是什么呢？

事实上C2表示了喷嘴的能量转换效率。

射流水功率是钻头水功率的一部分，是由钻头水功率转换而来的。

我们可以吧钻头的喷嘴看作一个能量转换器。

为了提高射流的水功率，必须选择能量转换效率高的喷嘴，必须提高钻头的水功率。

   要提高射流喷速和冲击力，必须提高钻头压降和喷嘴能量转换效率。

四．喷嘴结构及其水力特征

   研究喷嘴结构及其水力特性的意义在于喷射钻井要求射流具有较小的扩散角和较长的等速核长度。

而影响射流扩散角和等速核长度的主要因素是喷嘴的结构。

喷射钻井要求提高射流的水力参数，而射流的水力参数是由钻头水利参数转换而来的，转换率集中地反映为喷嘴流量系数的大小，而不同的喷嘴其流量系数也是不同的。

    喷嘴对液流是有阻力的，也就是说液流流过喷嘴时要损失一部分能量。

而流量系数的含义是实际流量与理论流量的比值。

   影响喷嘴流量系数，射流扩散角和等速核长度的主要因素是喷嘴的流道形状。

所以我们要得到理想的射流形状和足够的射流水力参数。

就必须选好喷嘴。

  上图都是高流量系数的喷嘴，它们的流量系数都在0.96以上。

但它们形成的射流扩散角和等速核长度都有所不同。

从喷射钻井要求来讲，希望选择流量系数高，射流扩散角小，等速核长的喷嘴。

所以，流线型喷嘴和等变速型喷嘴为最好。

（作者：

这里如何理解这个流量系数呢?

比我们常用的双圆弧喷嘴，它的流量系数是0.96-0.98也就是说，在泥浆经过喷嘴有0.04到0.02的能量损失掉了。

）

   喷嘴的直径就是指喷嘴的出口直径。

由射流水力参数的公式可以看出，射流喷速和冲击力与喷嘴直径的平方成正比；射流水功率与喷嘴直径的四次方成反比。

说明，缩小喷嘴直径将大大提高射流的水力参数。

    缩小喷嘴直径可以提高射流的水力参数，这是在一定的条件下讲的。

事实上，喷嘴直径不能无限地缩小。

缩小到一定程度如果在缩小，就会使射流水力参数下降。

   钻头的水力参数钻头压力降和钻头水功率是来自地面上泥浆泵的泵压合泵功率，并且是依靠循环泥浆来传递。

泥浆泵将压力和水功率传递到钻头上，也必然损耗一部分能量，要想法减少传递过程中的能量的耗损，使钻头得到更多的压力降和水功率。

总结

参考资料：

1．陈庭根，管志川《钻井工程理论与技术》

posted@2010-07-1412:

39一盘散沙阅读（20）|评论（0）|编辑

2010年7月9日

实习技术员的基本功（十）

序言:

     马上就要转正考试了。

为了检验我这段时间实习的怎们样，师傅出了几道很简单的题，考了我一下。

 正文:

     开始时的是一些常用的基础常识和参数，看自己是否已经掌握。

1．描述套管属性的五个方面：

厂家、钢级、外径、壁厚、扣型

2．极限套压计算公式：

Pa=（P地破压力/gh套管鞋深度+ρ地破时钻井液密度-ρ）gh套管鞋深度

3. 61/4英寸钻铤的排替容积：

15.80L/M，内容积4.00L/M；5英寸钻杆的排替容积3.98L/M,内容积9.26L/M

4．防喷器”BX160”密封钢圈用于压力级别为35MPA，通径为346mm的防喷器。

5．常用接头对应的尺寸：

4A11*410母扣内径125mm，公扣外径115mm,”411*4A10”母扣内径135mm，公扣外径105mm。

 上图量钻杆的镗孔内径，也就是母接头的内径。

 上图是钻杆的小头端面的量法，此结果就是钻杆公扣的外径。

6．取心筒的结构主要包括：

分水接头、悬挂轴承、内筒、外筒、岩心座

7.塔式钟摆钻具组合：

Ф215.9mmPDC+Ф177.8mm钻铤×2根+Ф214mm扶正器+Ф158.8mm无磁钻铤×1根+Ф158.8mm钻铤×8根+Ф127mm钻杆+133mm方钻杆

8．卡钻有哪几种类型？

粘附卡钻、键槽卡钻、沉砂卡钻（包括井塌和砂桥卡钻）、落物卡钻、缩径卡钻（盐岩层塑性流动和膨胀性地层的缩径）和钻头泥包卡钻六种类型。

9．写出的215.9mm井眼常用钻具结合（钟摆、塔式钟摆、刚性满眼、稳斜复合钻具、增斜复合钻具）？

钟摆：

Ф215.9mmPDC+Ф158.8mm钻铤×2根+Ф214mm扶正器+Ф158.8mm钻铤×10根+Ф127mm钻杆+133mm方钻杆

塔式钟摆：

Ф215.9mmPDC+Ф177.8mm钻铤×2根+Ф214mm扶正器+Ф158.8mm无磁钻铤×1根+Ф158.8mm钻铤×8根+Ф127mm钻杆+133mm方钻杆

刚性满眼：

Ф215.9mmPDC+Ф214mm扶正器+Ф158.8mm短钻铤（2-3m）+Ф214mm扶正器+Ф158.8mm无磁钻铤×1根+Ф214mm扶正器+Ф158.8mm钻铤×2根+Ф214mm扶正器+Ф158.8mm钻铤×18根+Ф127mm钻杆+133mm方钻杆

稳斜复合Ф215.9mmPDC+Ф172mm10单弯螺杆+Ф212mm扶正器+Ф158.8mm无磁钻铤×1根+Ф158.8mm钻铤×8根+Ф127mm钻杆+133mm方钻杆

增斜复合Ф215.9mmPDC+Ф172mm10单弯螺杆+Ф158.8mm无磁钻铤×1根+Ф158.8mm钻铤×8根+Ф127mm钻杆+133mm方钻杆

10.请简述取心工具的选配、组装及取心操作注意事项?

软地层选用PDC取心钻头、硬地层选用孕镶齿钻头。

钻头装配后，卡箍岩芯抓在短节内转动和上下移动灵活岩芯爪与钻头台肩间距离为10-15毫米为宜。

装配时每道丝扣必须清洁，涂好优质丝扣油。

新扣要认真磨合。

内筒丝扣用双链钳上紧，外筒用链钳上紧后再在井口用大钳将各处丝扣上紧。

取心操作：

确保指重表、泵压表、刹车系统灵敏可靠；严禁取心筒长井段划眼；到底循环均匀后方可投球丈量方入；严禁取心中途停泵停转盘上提钻具；起钻严禁用转盘卸扣。

11．电测遇阻的原因哪些？

1）因泥浆类型不适应井下要求，造成垮塌和缩径，形成“糖葫芦”井眼。

2）泥浆结构力不强，悬浮力差，致使固相（加重物、钻屑）沉淀形成“沙桥”。

3）泥浆滤失量大，造成易水化膨胀地层缩径，渗透砂层形成厚泥饼。

4）泥浆密度低，造成油、气、水侵，影响泥浆性能。

5）高温增稠和高温减稠，使泥浆稳定性差。

6）泥浆泵排量小，上返速度低，岩屑携带不干净，造成井底沉砂

12.泥浆排量的大小与井下情况有什么关系？

泥浆排量过大，虽然携带钻屑能力增强，洗井效果好，但由于排量大，环空流速高，容易冲蚀井壁，引起剥落、坍塌、井眼扩大等复杂情况；泥浆排量过小，环空流速低，携带钻屑能力差，洗井效果差，容易造成下钻不到底，甚至引进沉砂卡钻的井下复杂情况。

由上分析可知，合适的泥浆排量对于携带钻屑、保护井壁稳定、保证井下安全是十分重要的。

13．已知某井设计坐标，A靶：

垂深2110m,（X）3375190，（Y）19671340；B靶：

垂深2120m,（X）3375270，（Y）19671230。

请求出两靶连线方位、平均井斜及两靶位移？

   3375270-3375190＝80，19671340-19671230＝110，

连线方位＝270+arctan（80/110）＝306     （解释：

此方位角如上图角1的大小，从X轴顺时针旋转）

两靶位移AB＝136.01（802+1102的平方根）   （解释：

解此题不需要考虑立体空间里的AB长度）

平均井斜＝arctan【136.01/（2120-2110）】＝85.79   （解释：

角2就是平均井斜角）

14．钻机底座高7.50m，施工井采用Φ339.70m表套，Φ244.5mm技套。

一级套管头高0.53m、二级套管头高0.63m、钻井四通高0.65m、双闸板防喷器高1.36m、环形防喷器高1.16m，钻机底座“工字钢”厚0.30m，升高短节（双公）高度0.50m。

要求三开安装井口时直通管从钻机底座“工字钢”上方通过，并与“工字钢”保持0.10m间隔。

计算Φ339.70mm表套套管联入。

并绘制井口安装示意图。

 339.7表套套管联入＝7.5+【0.63-（0.3+0.1-0.65/2）】+0.53+0.50=9.07m    

posted@2010-07-0910:

03一盘散沙阅读（18）|评论（0）|编辑

实习技术员的基本功（九）

序言：

    在上一集里，师傅和我一起分析了牙轮钻头在井底的工作状况。

而在实际现场中，我们用了一种很平均方法去打钻，比如不管软硬地层都用一档高速（3开215.9井眼）。

也许有读者会认为3000米左右的井都是软地层，就应该用一档高速搞。

仁者见仁，智者见智。

那么为什么明明可以用PDC搞完的井段，我们非要用牙轮？

是啊，用牙轮起钻次数多不说，打的也慢。

某井段非要用牙轮是和地质录井有关系，同时可能在本油田内部使用牙轮定向时方便摆工具面。

PDC凭什么就比牙轮打的快？

 正文：

    金刚石钻头在油井钻探中使用至今已有六十多年的历史。

虽然金刚石钻头的价格较高，但由于金刚石钻头在井下工作时间长，起下钻次数少，在一定条件下使用时经济的。

一．金刚石钻头的结构特点及工作原理

    基本的金刚石钻头物理结构就不介绍了。

总之金刚石有强力优点外，同时存在脆性较大，遇到震动和冲击载荷会引起碎裂，热敏感性大的缺点。

    金刚石钻头按金刚石的包镶方式可以分为表镶和孕镶两种。

他们结构比较简单，主要由金刚石，胎体，水槽，钢体和接头等五部分组成。

金刚石钻头的胎体，金刚石和钢体的镶焊工艺是通过特殊的粉末冶金制造方法来实现的。

这种方法制造周期较短，钻头尺寸和结构的改变比牙轮钻头要容易得多，这是金刚石钻头的有利条件。

  由于岩石性能的差异，金刚石钻头在不同岩石中的破碎过程也不同。

在塑性大的软地层中（如泥岩，泥质砂岩，石膏….等）金刚石破碎岩石类似金属的切削过程。

在这些地层中钻头结构和水力因素成为影响钻头性能的重要因素。

在某些弹性塑性地层中（如致密的页岩，白云岩，石灰岩等），金刚石的岩石处于很高的应力状态。

在高应力状态下，金刚石下的岩石成为塑性状态，并向周围地层扩展，结果使岩石内部首先破裂，金刚石尖部向下移动，下面岩石被挤成粉末，移动的金刚石使岩石内部连续产生瞬时破裂，岩石在恢复其弹性的瞬时把内部破裂向表面传递。

这样在金刚石不断移动过程中产生岩屑，其体积大体上接近金刚石吃入岩石的位移体积。

但是这个概念不能用于所有的地层，在一些脆性较大的岩石中（如砂岩，石灰岩等），在钻压和扭矩作用下所产生的应力可使岩石沿最大剪应力平面开裂，这种情况下岩石破碎的体积远大于金刚石吃入后位移的体积。

这整个过程可以看作是”犁”的作用。

据统计通常金刚石的瞬时切入深度约为金刚石出露高度的1/10到1/100。

在脆性较大的地层中（如砂岩，某些灰岩……等）金刚石钻头破碎岩石的特点主要表现为脆性破碎，即属于以剪切和张力来破碎岩石。

在这种情况下，金刚石钻头的破碎速度是很高的，岩屑尺寸是金刚石出露部分的2到4倍。

在钻进过程中当金刚石已经移过后，岩石还有继续破碎现象，这可由内应力的重新分配来解释。

在坚硬岩石中（如燧石，硅质白云岩，硅质石灰岩等），由于金刚石本身强度的限制，较大粒度金刚石上的钻压不足以使岩石内部产生塑性变形。

所以一般均采用细颗粒的金刚石作为孕镶式金刚石钻头来钻进，其特点主要靠金刚石的棱角来实现微切削，刻划等方式来破碎岩石。

这时分离出来的岩屑基本上属于粒度很细的粉末状。

这种情况下金刚石钻头的工作效率和寿命均很低，唯一较有效的办法是提高钻头的转速来增加钻进速度。

这类地层目前用镶硬质合金齿牙轮钻头钻进效果较好，金刚石钻头仅在取芯钻进中使用。

  金刚石钻头对岩石的破碎方式不仅与岩石性能有关，且与钻头结构，钻井参数，钻井方式和金刚石的几何形状有很大关系。

    金刚石钻头工作面上的金刚石如得不到及时清洗，冷却和润滑，金刚石破碎的岩屑不能及时带走，会导致钻头工作面的堵塞和金刚石尖端产生局部高温而使金刚石烧损。

   我们以单粒金刚石对岩石的破碎的过程来简单说下。

在静止压入时，金刚石使岩石首先产生塑性变形，继续加压至某一数值时产生比金刚石大好几倍的圆形破碎坑，在金刚石下形成被压实的粉末核心。

在运动条件下金刚石破碎岩石具有以下特点，即当压力小时只形成小沟；当压力增大时，小沟的深度远超过金刚石的断面尺寸，此时不仅在金刚石前面而且在其两侧的岩石均发生破碎，其中岩屑尺寸时金刚石凸出部分的2到4倍。

脆性较大的岩石其破碎深度可达金刚石压入深度的2到5倍。

   模拟井底条件下的单粒金刚石的切削过程所作的实验表明，由于井筒和地层孔隙流体的压差的作用使岩石强化了，岩石中的塑性和硬度增加了，破碎方式也相应由了变化。

原在低压差下易破碎的岩石，在高压差下则塑性增大，难于破碎。

在不同压差和同一钻压下，观察单粒金刚石切削页岩的破碎槽形状，发现当压力为零时，金刚石切削后形成粗糙和不规则的槽，槽的体积也大于金刚石位移所形成的理论体积，很明显在切削过程中存在着脆性破碎。

当压差升高时，槽底形状近似于金刚石外形，但截面积略大。

当压差再增加时，槽式光滑的，它的横截面仅等于金刚石吃入部分的外形。

所以，随着压差的增加，岩石破碎方式也在改变。

破碎槽的体积也越来越小，最后甚至仅成为一条刻痕。

    金刚石破碎岩石的效果，除与岩石性能有关外，还与所加钻压大小和金刚石的几何形状有很大关系。

金刚石钻头随着钻压的增加也像牙轮钻头破碎岩石一样有表面破碎，疲劳破碎和体积破碎三个阶段。

金刚石钻头中心圆窝部分结构很重要，它起着扶正钻头的作用，还要破碎井眼中心所形成的小圆柱岩心。

钻头工作面上的每颗金刚石在钻进过程中存在圆周方向和垂直方向的两种运动。

在中心圆窝附近的金刚石圆周运动的线速度很小，在理论上中心点处于只有垂直方向的运动，而圆周线速度等于零，这样，在钻进时，中心圆窝部分的金刚石主要靠压碎方式破碎岩石。

这部分金刚石所受垂直方向的压力较