钻头转速的上限和下限数值是由地质钻机型号决定的，一般具有3档变速的钻机其最高转速能达到500r/min左右，而具有5档变速的钻机能达到1000r/min以上，在实际钻探过程中钻头的转速选择是决定钻进效率和钻探成本的重要因素，不同的钻头类型、不同的钻进地层和不同的钻探目的它们对钻头转速要求是不一样的。
1， 不同钻头类型转速选择
国内主要的取芯钻头为金钻电镀黑金刚钻头、金钻黑金刚复合片钻头和金钻热压烧结钻头，由于它们的使用前提条件不一样，因此在生产工艺上有很大的差别。电镀钻头应用最为广泛，金钻的电镀钻头有高度数和低度数胎体，能在各类岩层中快速钻进，因此钻速根据不同的岩层来决定；黑金刚复合片钻头主要用来钻进破碎地层和卵石层，因此转速应该选择低速挡；热压烧结钻头在钻进钢筋混凝土时有出色的发挥，所以它的转速应该是介于电镀钻头和复合片钻头之间的。以下是不同钻头类型转速推荐值表：
不同钻头转速推荐值表（单位：转/分）
钻头种类
不同钻头转速推荐值表
2，不同钻进地层转速选择
不同的地层是指岩层的硬度和岩层的复杂程度不同。在钻进软地层时，只要钻机、岩心管等钻具和操作技术允许的情况下可以尽量使用高转速钻进，比如普通灰岩可以用金钻20-25度/15-18度黑金刚钻头转速控制在1100r/min左右，单小时进尺能达到3米以上。在钻进复杂地层时，比如破碎岩层、溶洞、软硬交替等情况下，正常钻进时会有明显的振动，这时应该降低转速，一般控制在400-700r/min。如果要想在复杂地质条件下选择高速挡，必须使用减震手段降低钻机的抖动后方能加档。
3，不同的钻探目的转速选择
钻进过程往往会由于地层变化、正常作业循环、更换钻具配件等原因需要调整钻头的转速，这类钻探目的主要包括：钻头初钻、卡岩心、扫孔等。新钻头的初钻需要在较低的钻压下，配合较小的转速帮助黑金刚出刃，因此转速应该控制在正常转速的1/3左右；卡岩心是机长每个钻进循环完成后必须要做的，卡岩心时不仅要掌握好冲洗液的量和转速，还要操作好钻机的提升系统，因此应该在极低的转速下完成；扫孔是起钻后更换钻具需要对孔壁进行扫钻，只要钻机能够稳定转速是可以加大的。
在钻机平稳时时主张使用低钻压、高转速进行钻进的，因为这样可以将黑金刚钻头的单位磨损量降到最低。通常情况下，使用金钻的20-25度110mm黑金刚钻头配合适应的钻压转速，单个钻头能够完成1000米以上的钻孔任务，可以极大的减少钻探成本。
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黑金刚是自然界中最坚硬的物质，因此选用它作为黑金刚钻头的胎体的切削原料是最合适的。黑金刚在钻头胎体中的含量以及它的排列方式是决定钻头质量的关键因素，因此从事钻头生产20余年的金钻钻头厂家对此有着严格的把控，只有符合质量标准的钻头才能够在钻进过程中有着出色的发挥。
1，黑金刚及其破岩机理简介
黑金刚使用范围非常广泛，究其原因是其出色的刚性硬度，在于岩石的硬度比较中，它的硬度是最硬岩石石英岩的6倍之多，因此是切削工具胎体成分的首选。其破岩机理十分复杂，概括来说是钻头在孔底的高速旋转，并且配合一定的钻压使得单颗黑金刚吃入岩石内部造成局部小范围的应力破坏，当表面有足够多的黑金刚共同完成这个循环时，便有了岩石和胎体接触部分被完成磨碎的现象，通过循环往复达到了进尺的目的。
黑金刚破岩机理示意图
2，黑金刚含量对钻头的影响
传统的观念认为胎体中黑金刚的含量越大，其对岩石的切削越快，因此进尺效率月快。其实不然！金钻电镀黑金刚钻头的胎体粘结金属为镍合金，掺杂有锰合金，起到了很好的支撑黑金刚的作用。当胎体中黑金刚的含量超过80%时（体积的百分数），黑金刚之间很难通过黏结金属链接在一起，并且没有刚性基体的支撑，很难完成切削岩石的任务，因此钻头的进尺效率反而会很低；但当黑金刚的含量低于40%时（体积的百分数），过多的粘结金属又会阻碍黑金刚的正常出刃，会造成钻头的“打滑”现象，进尺效率就无从说起了。因此黑金刚在胎体中的含量应该控制在40%-80%之间。
3，黑金刚排列方式对钻头的影响
黑金刚在胎体上的排列方式对钻头的机械性能影响极大，胎体分为内径、外径和端面。在这三个面上的排列方式是不同的，内径的线速度大于外径，因此在黑金刚含量上要大于外径，同时内径和外径的黑金刚应该尽量采用螺旋状的排列方式。在端面的排列最重要，它是钻头切削效率的关键，有放射状、螺旋状和等间距状三种排列方式，根据不同的岩层应该选用不同的排列，比如钻进极坚硬岩层的6-8度钻头就选用了等距排列的方式，增加了胎体端面表面黑金刚的出刃面积同时能够避免拉槽现象的产生；放射状的排列则主要应用于钻进比较软的岩层的钻头，能够很好的进行冲洗液的循环加快岩屑的排除；螺旋状一般用于热压钻头的排列，该排列方式能够增加钻头的耐磨程度，使其钻进深孔方面有一定的优势。
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黑金刚钻头在高速钻进的时候产生了大量的热量和岩屑，为了保证冲洗液/泥浆液的正常循环，钻头胎体端面部分必须设计水口和内外水槽。水口的形状和数量对钻头的进尺效率都有一定的影响。
1，黑金刚钻头水口的形状对进尺效率影响
目前常用的地质取芯钻头的水口形状有四种，分别是直水口、正螺旋水口、反螺旋水口及底喷水口。螺旋形的水口设计是为了解决在冲洗液或者是泥浆液的浓度很高的情况下循环不畅的问题，正、反循环水口分别对应正、反循环钻具的钻进，高速旋转时产生巨大的漩涡能加快液体流速进而达到高效进尺目的；底喷水口常用在绳索取芯钻头上，目的是防止水口堵塞造成烧钻，然而实际效果并不是很明显，对钻头的进尺效率反而有负面的影响，因此应用范围不广；使用最多的是直水口，不仅仅是这样的设计有助于钻头的加工，在实际钻进过程中更容易使岩屑排出，加快了液体循环的速度，保护钻头胎体的同时加快了进尺效率，目前金钻钻头均采用这样水口的设计。
几种常见的黑金刚钻头水口
2，黑金刚钻头水口数量对进尺效率的影响
钻头水口的宽度有4 mm、6mm、8mm、10mm、12mm和14mm几种规格。越宽的水口，其能够配置更大泵量和泵压的水泵或者是泥浆泵，钻进效率会越高。同理的，水口数量越多单位时间内通过的水流量就越大，进尺效率也应该越大。但是，过多的水口会占据过多的胎体面积，使得切削岩石的黑金刚的基体面减少，对高效钻进是不利的，同时钻头胎体牙齿承载面积变小，容易造成钻头掉胎的问题。因此，金钻的110mm黑金刚钻头用了12个水口，既满足冲洗液的正常循环，同时合理的黑金刚胎体切削面积保证了每颗单晶有足够的轴压进行钻进。
目前很多厂家生产超小齿的钻头，旨在减少钻头胎体和岩层的接触面积而达到加快进尺的目的，其实钻头进尺效率不光光是简单的水口因素决定的，过多的水口反而会使得黑金刚难以得到足够的压力进尺岩石的吃入，钻进坚硬岩层光靠增加水口数量是达不到目的的，应该使用胎体度数为6-8度的金钻的钻头，这类钻头有合理的水口形状和数量，最重要的是它是极坚硬岩层的克星。
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