3．研磨型取心钻头
这种钻头（如图10－3）的破岩方式以研磨作用为主，钻头为胎体结构，工作面多为半圆曲面，低出刃表镶天然金刚石或人造金刚石。适用于各种高研磨性地层取心。钻进很平稳，但钻速很慢。
三．国内生产的金刚石取心钻头种类
目前我国生产的金刚石取心钻头有天然金刚石、PDC复合片、马赛克、巴拉斯钻头等四大类。
PDC取心钻头适用于软地层取心，具有抗冲蚀的胎体结构，有自锐的PDC复合片，内外径用天然金刚石保护。冠部有平顶、圆形、双锥及浅抛物线等几种形状，复合片齿的布置按地层的硬度可分为稀、中、密三种。
马赛克取心钻头适用于软、中、硬地层取心，它兼有PDC及巴拉斯钻头寿命长、钻速较高的特点。
巴拉斯取心钻头适用于中硬的带有研磨性夹层的碳酸盐等地层取心。
天然金刚石取心钻头适用于各种地层的取心。国内金刚石取心钻头系列有： RC－PDC取心钻头，适用于软、中硬地层；
C——天然金刚石取心钻头，适用于中硬、硬、研磨性地层；
SG――巴拉斯热稳定聚晶块取心钻头，适用于碳酸盐及硬、低研磨性地层，孕镶式或热压烧结的金刚石取心钻头适用于硬而致密的研磨性地层；
ZC－－混合齿取心钻头，适用于具有硬及研磨性夹层的软、中硬地层。 表10－2是取心钻头类型与地层级别的对应关系。
注：表中D为金刚石钻头对应的地层级别。
四．取心钻头的结构和影响其预期性能的因素
金刚石取心钻头广泛用于各种类型地层的取心。为了使金刚石取心钻头处于最佳工作状态，了解金刚石取心钻头的结构、性能以及影响其预期性能的主要因素，是十分重要的。 1．金刚石取心钻头的结构
图10－4是典型金刚石取心钻头和岩心筒的示意图。它由三个重要部分组成。（1）钻头端部的金刚石；（2）碳化钨基体；（3）钢体。 2．取心钻头剖面
金刚石取心钻头的外形是针对不同类型地层而设计的。如图10－5中（a）钻头剖面是为
较软地层设计的；（d）是为硬地层取心设计的取心钻头，它的头部倒圆，使钻硬透镜体夹层的影响减到最小；（b）、（c）剖面形状都是为中硬地层取心设计的。
3．影响金刚石取心钻头预期性能的因素 （1）上覆岩层压力和围岩压力 这些压力对取心速度影响很大。例如不渗透的岩石，象花岗岩，在地面取心试验（没有封闭压力）的速度要比在500米深的井（存在封闭压力）内取心快得多。其原因是，地面或接近地面的岩石是脆性的，当金刚石钻头的切削刃压入这类岩石时，使其突然破碎，破碎的岩屑体积将会达到取心钻头切削刃吃入岩石体积的若干倍。相反，在井下当钻头切削刃吃入受有足够封闭压力的岩石时，只能使岩石产生蠕动而难以使其破碎。在深井和超深井内岩石既有塑性也有脆性，随着上覆岩层压力（深度）的增加，岩石逐渐从脆性向塑性状态变化。如果完全处于塑性状态，钻头切削刃进入地层时，岩石并不是脆性破坏而只是延展性蠕动或只产生极少的破碎，其破坏方式实际上是剪切或研磨性的。在较高上覆岩层压力作用下，深部岩石具有较高的抗压强度。即使岩石在塑性状态下，也需要对钻头切削刃施加更大的压力才能吃入岩石。最终结果就像全面钻进那样，随着井深的增加，取心速度会降低，钻头使用寿命会缩短。 （2）压差
压差就是钻井液液柱压力与井底地层压力的差值。在深井中的渗透性岩石内取心的情况与全面钻进相类似，由于钻井液和地层的压力差，会造成井底的压持效应，亦即由于钻井液液柱压力大于地层压力，在井底形成较厚的泥饼，甚至与钻出岩屑一起形成一个“垫层”。它既造成了钻头的重复切削，又容易造成钻头切削基面的堵塞。尽管和全面钻进相比较，取心钻头受其影响较小，但也会使取心速度降低。
（3）钻头水力学
金刚石极硬，导热性能也极好，其导热性大约比铜高6倍，比碳化钨高12倍。但是，由于深井温度高，加之，因切削和磨蚀岩石产生的摩擦会使金刚石变得非常热。如果没有钻井液冷却，只需几秒钟金刚石钻头就会损坏。当温度超过大约1430℃时，金刚石就会变成石墨。所以，在取心过程中，金刚石周围的钻井液充分循环并冷却钻头至关重要。在取心钻进中，尽管钻头是环形破坏岩石，但产生岩屑也很快，如果不能很好而又及时地消除岩屑，那么堆积的岩屑不但会阻碍钻取岩心，更重要的是限制了钻井液的循环，引起钻头过热。 试验证明，钻井液以紊流循环时，冷却和清洗取心钻头效果较好。因此，可以根据钻头的流道形状、尺寸设计来确保产生紊流的流速，以便使钻井液在钻头底面形成良好的漫流，充分将岩屑携离井底。在良好的工作条件下，取心钻头下面的流速范围是55～90米／秒。为防止带有研磨性钻屑的高压液流对钻头胎体的冲蚀，其最高限不可超过100米／秒。钻头下面钻井液的流速与用于清洗和冷却的水力功率，与全面钻进的牙轮钻头不同，金刚石取心钻头不能通过调节喷嘴的尺寸来改变其水力性能，并且，在现场也不可能通过调节它的总流动面积来改变水力性能。只能考虑以现场的钻机能力、钻井液性能、井深、预期的取心速度和不同类型金刚石钻头的结构作为一个系统来综合分析，有效地求得取心钻头的水力性能。 （4）取心钻头的扶正
影响金刚石钻头设计的重要因素是取心时如何保持钻头稳定。金刚石钻头对由振动运动（横向或纵向）引起的损坏是非常敏感的。要防止这个问题，钻头和岩心筒都必须适当地扶正。这可通过增加钻头保径部分的长度和在钻柱上靠近钻头的地方加装稳定器来实现。使用涡轮和井下马达时这个问题变得更加严重，因为转动取心钻头的转速比一般的取心转速高，加剧了振动，同这些装置一起使用的钻头和岩心筒需要更好地扶正。如果使用满眼扶正，取心一开始就要使用，不能中途使用。硬地层取心，也需要满眼扶正，这样可以对钻头施加更大的钻压，以提高取心速度。
五．取心钻头的选择
1．从岩心成形出发选择钻头
从岩心成形来看，在软而松散的非胶结地层取心，不宜选用多次成形的取心钻头。多次成形的取心钻头，当钻头接触井底平面，开始钻进的时候，会在井底先形成直径较大（大于钻头体内径）的岩心。它不能立即进入钻头体或内岩心筒，只是在钻压的继续作用下，连续切削较大直径的岩心，最终形成所需直径的岩心柱并进入钻头体或内岩心筒。如果选用这类钻头，在多次成形的过程中，岩心必然受到钻压、钻具摆动等外力的多次作用，极易发生岩心破碎，阻碍岩心入筒或造成岩心入口堵塞卡死。但是，在充分扶正钻头和取心工具以后，由于这类钻头的切削部分可以产生锥形井底，有助于保持井眼垂直；同时，在需要更大钻压的较硬地层中钻进，钻头工作面逐渐过渡成圆形（或者有一个较大的顶部半径），能保证有足够的切削刃分担负荷，以防止不正常的磨损和过热。 近似于一次成形的取心钻头，由于其顶部圆半径较大，可以将钻进硬透镜体夹层的影响减弱到最低限度。一次成形就是当取心钻头接触井底平面，开始钻进的时候，岩心立即形成与钻头体内径相等或略小的岩心柱而进入内岩心筒而受到保护的成形过程。 2．根据岩石性质选择钻头
松软地层，由于岩石可钻性好，机械钻速高，一般可选用切削型取心钻头，包括切削刃较长、较稀的PDC取心钻头。中硬地层，由于岩心成柱性好，钻速中等，是进行中长筒取心的有利地层，一般选用微切削型取心钻头，包括布齿较密的PDC取心钻头，圆柱形、三角形及片状等热稳定聚晶人造金刚石取心钻头，以及各种天然金刚石取心钻头。这类钻头多
为胎体结构，工作面呈单锥曲面、双锥曲面，还有平顶、圆弧形、浅抛物面等形状。硬地层取心，由于地层岩石硬度高，研磨性强，可选用胎体结构、工作面多为半圆曲面、低出刃或孕镶的研磨型取心钻头。根据地层硬度，布齿方式有格状布齿、同心圆布齿及背镶布齿三种方式，高低压水道、辐射状水道以及内规径处的水道均有利于钻头的清洗和冷却。表10－3和图10－6是常用取心钻头的选型指南。