现代的“金刚钻”

以前，人们会把破了的碗、坛子、盆等瓷器制品找个锔匠修补后接着用，由于瓷器比较硬，锔匠修补的时候要用专门的“金刚钻”才行，时间久了就有了这句“没有金刚钻，别揽瓷器活”。今天我们就来聊聊钻探行业的“金刚钻”——金刚石钻头。

天然金刚石

人造金刚石

什么叫金刚石钻头？

钻头是用以在实体材料上钻削出通孔或盲孔的刀具，通常是指大家熟悉的麻花钻。钻头体上可镶嵌金刚石，用来破碎孔底岩石，探测地球深部的秘密。

说起金刚石，也许大家会问，这个金刚石和那个“钻石恒久远，一颗永流传”的钻石一样吗？金刚石钻头用的金刚石是钻石吗？没错，金刚石和钻石在本质上是一样的，是自然界最坚硬的物质，前者是矿物学中的称呼，后者是宝石行业中的称呼。只是金刚石钻头用的是品质比较低的工业金刚石，有天然的，也有人造的。

孕镶金刚石取芯钻头

表镶金刚石取芯钻头

表镶金刚石全面钻头

 

金刚石钻头的分类

金刚石钻头的种类很多。按照金刚石的来源，可以分为天然金刚石钻头和人造金刚石钻头。按金刚石镶嵌形式可分为表镶钻头和孕镶钻头，前者金刚石分布在钻头表面，后者由很多较细的金刚石均匀分布在钻头胎体中。按照钻头的用途可以分为取芯钻头和全面钻头。人们还习惯按加工制造方法命名，如：热压烧结金刚石钻头、低温电镀金刚石钻头、无压浸渍金刚石钻头等。

北京探矿工程研究所Ø406金刚石全面钻进钻头

金刚石钻头怎么工作？

简单来说，金刚石钻头工作的过程就是用金刚石不断破碎岩石的过程。在破碎岩石的过程中，需要给钻头施加一定压力和转速，使金刚石能够压入岩石，并持续破碎岩石。在这个过程中，钻头与岩石相互摩擦，会不断产生热量和大量细小的岩屑，需要提供循环流体为钻头降温并将岩屑带走，以提高钻头破岩效率。

近年来，金刚石钻头在科学钻探、能源勘探、地质矿产勘查等领域越来越重要，随着井深的不断加深，钻头尺寸由常规的直径215毫米增大到400多毫米。比如，目前中国南方海相最深井——元深1井，设计井深8680米。该区块的须家河组地层十分坚硬，采用中国地质调查局北京探矿工程研究所研制的直径为406毫米金刚石钻头，配合高速涡轮实现了快速钻进，钻头的寿命及机械钻速远超在该井使用的其他国内外钻头。

可见，钻探行业有了“金刚钻”，能够让我们更加深入地了解地球。同样，其他行业也需要有各自的“金刚钻”，才能揽住他们的“瓷器活”，科技才会不断进步，社会才能不断发展。

　
以上内容来源于：中国矿业报，作者：吴海霞
　(作者单位：中国地质调查局北京探矿工程研究所)