三牙轮钻头使用技术及钻井工艺
时间:2009-12-11 10:40 作者:发达钻井设备点击: 125次
目前油用钻头市场已不再混乱而变得规范有序，市场竞争向产品差异性和品牌、售后服务的竞争方向发展。市场竟争力两大基石之一，钻头技术服务的作用将会越来越显著。
一、三牙轮钻头使用资料收集内容
1、地层岩性
地层的岩性和软硬不同，岩石破碎机理不同，造成钻头失效的形式也各异。我国各油田钻井中常见的地层岩性，其岩石物理机械性质均有测定。根据现场收集的地层岩性及每米岩性钻时记录，进行地层岩石的硬度、塑性、脆性、研磨性和可钻性分析，对照钻头的失效形式，确认钻头选型及使用是否合理。
2、井段位置
在地壳中处于不同位置的岩石，其岩石的机械性质变化很大。埋藏较深的岩石，处于多向压缩应力状态，使岩石孔隙减小，强度增加。上部井段一般岩石胶结疏松、质软，钻头转速高、钻压低。下部井段一般岩石质硬、研磨性大，钻头转速低、钻压高、使用时间长。根据收集的井段位置及每米岩性钻时记录，分析地层岩石的硬度、塑性、脆性、研磨性和可钻性特点，对照钻头的失效形式，确认钻头选型及使用是否合理。
3、井身结构
不同的井身结构，对钻头的尺寸、型号和使用等均有特殊要求。如造斜钻头一般要求带修边齿或保径结构，使用要求高转速、低钻压等。收集井身结构及钻头选型、使用参数等资料，根据钻头失效的形式，确认钻头选型及使用是否合理。
4、钻井参数
钻压和转速的确定，既决定着钻头破碎岩石的效率，又影响到钻头牙齿、轴承的磨损。浅井、软地层，钻头以剪切作用为主，一般采用高转速、低钻压。中硬地层，钻头产生剪切、冲击、压碎综合作用，一般采用中等转速和中、高钻压。深井、硬地层，钻头以压碎、冲击为主，一般采用较高钻压、低转速。钻井参数的合理选择，很大程度上决定了钻头的失效形式。收集班报表和指重表记录，分析所用钻井参数及其变化，根据钻头失效形式确定使用的合理性。
5、泥浆性能喷射钻井要求泥浆具有：
1）低失水、低含砂、适当的切力和PH值，能有效保护井壁、悬浮岩屑；
2）低比重、低粘度，能降低循环系统压力、功率损耗；
3）在低返速下能有效携带岩屑；
4）有良好地剪切稀释特性。地层的地质条件不同，选用泥浆的类型及相关性能不同，影响着钻压、转速、水力参数的配合和钻头的失效形式。泥浆性能是钻头磨损的重要因素，如泥浆含砂对钻头流道冲蚀影响很大。
6、泥浆参数
钻进不同井段，所使用的泥浆排量、缸套直径，喷嘴直径、型号及其组合，对选择钻头压力降和钻头水马力具有实际意义。喷射钻井在强化钻头水力效果的同时，造成了钻头流道的损坏。泥浆参数及变化记录，是钻头失效分析的重要依据。如钻头流道冲蚀失效、牙轮基体冲蚀引起掉齿、断齿等破坏与泥浆参数直接相关。
7、钻柱组合
钻柱是联通地面与井下的枢纽。不同的钻柱结构及在井下的受力状态，决定了钻头所受钻压的大小和方向。如定向钻进或井斜较大时，钻头所受实际钻压比钻压表显示的数据要小，若钻柱组合中带有扶正器，实际钻压更小。同时，由于扶正器与井壁的磨擦作用，使得钻头工作平稳性增强，有利于钻头的使用。
8、钻头质量
钻头质量是钻头使用的根本。入井前检查钻头质量、新度，以及喷嘴安装可靠性，对钻头的使用至关重要。检查钻头入井前质量记录，可区分钻头失效属质量原因还是使用原因。
9、上只钻头
每只钻头的失效，均影响到井底的环境和下只钻头的使用。收集上只钻头失效描述记录，分析上只钻头的失效原因，可确定所用钻头在井下的使用环境，判断井下落物、井径、井底形状等对钻头失效造成的影响。
二、与钻头使用相关的知识
(一)、地层岩性
地层由岩石组成，岩石主要由石英、长石、云母、方解石、粘士矿物等十几种矿物组成，按照成因岩石分为三大类：火成岩、变质岩和沉积岩。
1、地层岩性的种类和特点
粘士和黄土：由直径0.01mm以下的粘土矿物微粒组成的沉积岩。
泥岩及页岩：粘土类的沉积物经成岩作用而形成的岩石。成块状为泥岩，呈薄片层状的为页岩。含石油沥清丰富，可提炼石油的页岩为油页岩。
砂岩：砂粒经胶结在一起形成的岩石。直径为0.5~1mm叫粗砂岩，直径为
0.25~0.5mm的叫中砂岩，直径为0.1~0.25 mm的叫细砂岩，直径为0.01~0.1mm 的叫粉砂岩。按胶结物的不同，砂岩分为硅质、钙质等。砂岩有孔隙，可储存流体。孔隙大的砂岩与裂缝发育的灰岩是渗透性好岩石。
砾岩：岩石的颗粒大于1mm叫砾石。由砾石和胶结物形成的岩石叫砾岩。按砾石的大小不同，又分为粗砾岩、中砾岩和细砾岩三种。形状不一且带有棱角的叫角砾岩。
石灰岩：主要成分为碳酸钙，由化学沉积作用，在海洋或陆地湖泊内生成，呈块状，比较致密和坚硬。按成分不同，石灰岩又可分为石灰岩、泥灰岩、砂质灰岩、泥质灰岩、白云岩和介壳灰岩（生物骸壳沉积成岩）。含泥质的灰岩塑性较大，质纯的灰岩脆硬。
2、地层岩石可钻性与分级
岩石的可钻性是决定钻进效率的基本因素，它反映了钻进时岩石破碎的难易程度，是合理选择钻进方法、钻头结构及钻进规程参数的依据。对钻头钻遇地层岩
石可钻性进行分析，能了解钻头选型的合理性和对地层的适应能力。一般以钻头的机械钻速和进尺的乘积作为衡量的指标。
影响岩石可钻性的岩石基本属性有：岩石的矿物成分和结构构造、密度、孔隙度、含水性及透水性；力学性质有硬度、强度、弹性、脆性、塑性和研磨性等。一般造岩矿物中石英多、胶结牢固、颗粒细小、结构致密、未经风化和蚀变时，岩石可钻性差；而岩石的硬度和强度高、研磨性强，岩石可钻性差。
影响岩石可钻性的工艺因素有：加在钻头上的压力、转速、泥浆类型和井底排屑情况等。
影响岩石可钻性的技术条件有：钻探设备、钻孔直径和深度，钻进方法，破岩工具的结构和质量等。岩石可钻性分级的观点有四种，其划分方法也有四类。由于工艺技术水平的不断提高，各级岩石可钻性等级间的相对和绝对关系也有变动。
3、地层岩性资料的收集
钻井过程中收集地层岩性资料的工作叫录井工作。因此，地层岩性资料的收集应注重地质录井原始资料的收集
砂样录井：又称岩屑录井。新探区一般每米取砂样一次，生产井一般在地层分界处或标准层，油、气层处取样。通过砂样录井资料可判断钻遇地层岩性。
钻时录井：记录每钻一米所需的时间，按井的深度绘成曲线，与其它资料综合使用，作为判断地层的参考。地层的软硬直接影响钻进的速度，通过记录钻时的快慢也可了解地层变化情况，钻头在井下的工作情况。
泥浆录井：钻进中泥浆性能的变化常与所遇地层的性质有关。如钻遇石膏层，泥浆粘度会增大、失水量增加，含钙量增大，硫酸根增加；钻遇油、气层，泥浆槽和池上会出现大量油花、气泡，粘度增加，比重下降。通过泥浆录井资料判断钻遇地层岩性。
4、地层岩性与钻头使用
钻头选型和钻头使用的依据是岩石的机械物理性能和地层条件。与钻头使用密切相关的岩石性质是：硬度、塑性和研磨性。
岩石的硬度是指岩石抵抗钻头切削件压入的能力。岩石的硬度与岩石颗粒的成分、大小及颗粒间的胶结物性质有关。比较级别为：1级—滑石；2级—石膏；3级—方解石；4级—萤石；5级—磷灰石；6级—正长石；7级—石英；8级—黄玉；9级—刚玉；10级—金刚石。级数越高，硬度越大，钻速越慢。
岩石的塑性与脆性是两个对立的概念，物体在破坏前呈塑性变形的性质叫塑性，物体在破坏前不发生塑性变形的性质叫脆性。塑性大的物体没有脆性或脆性很小，反之，脆性大的物体没有塑性或塑性很小。对岩石而言，可分为三类，一类是在破坏前不发生塑性变形的脆性岩石，如花岗岩、石英砂岩；二类是在破坏前塑性变形很大的塑性岩石，如泥岩；三类是在破坏前呈现不大的塑性变形后即破碎的塑脆性岩石，如泥质胶结的砂岩。岩石的研磨性指在岩石与钻头接触的表面上，岩石和岩屑对钻头的磨损作用。岩石磨损钻头的能力叫岩石的研磨性，与岩石本身的成分、颗粒大小和形状等有关。岩石的研磨性越大，钻头磨损越严重，钻头总进尺就越少。按单位磨擦路程磨损把各种岩石按研磨性由小到大共分为
12级。1级—泥岩和碳酸盐岩；2级—石灰岩；3级—白云岩；4级—硅质岩石；5级—含铁-镁岩石及含5%石英的低研磨性岩石；6级—长石岩；7级—含石英多于15%的长石岩及含石英颗粒10%的较低研磨性岩；8级—石英晶质岩石；9级—石英碎屑岩，硬度PY≥350Kg/mm2；10级—石英碎屑岩，硬度PY =100~200Kg/mm2及含石英颗粒10~20%的岩石；11级—石英碎屑岩，硬度PY =200~250Kg/mm2及含石英颗粒30%的岩石；12级—石英碎屑岩，硬度PY 〈100Kg/mm2。盐岩、泥岩和一些硫酸盐、碳酸盐岩等不含石英颗粒时是研磨性最小的岩石；石灰岩、白云岩等是低研磨性岩石；火成岩中含长石及石英少，粒度细，矿物间的硬度差小研磨性小
5、地层岩性对钻头失效的影响
地层岩性对钻头失效的影响表现在钻井工艺上：影响钻进速度、钻头进尺；使钻井过程出现井漏、井喷、井塌和卡钻等复杂情况；使泥浆性能发生变化；影响井眼质量，如井斜、井径不规则，进而影响固井质量。通过分析地层岩性及其对钻井工艺的影响，可对钻头选型和使用的合理性进行判断。
粘土、泥岩和页岩层影响：极易吸收泥浆中的自由水而膨胀，使井径缩小，造成下钻遇阻，甚至卡钻，随着浸泡时间的延长，又会产生掉块剥落，使井径扩大，造成井塌。应尽量使用清水或低比重低粘度的泥浆钻进。炭质页岩联接力弱，容易垮塌。泥质岩层质软，钻速快，也容易泥包。
砂岩：其性质依颗粒的大小、成分以及胶结物的不同有很大差别。颗粒越细、石英颗粒越多、硅质和铁质胶结物越多则越硬，对钻头磨损越大，如石英砂岩；泥质胶结物越多，云母和长石的成分越多则较软易钻；颗粒越粗，胶结物越少，渗透性越好，易产生泥浆的渗透性漏失，并在井壁上形成较厚的泥饼，引起粘附卡钻等复杂情况，造成钻头的非正常使用。
砾岩：在砾岩层中钻进易产生跳钻、蹩钻和井壁垮塌；当泵排量小或泥浆粘度低时，砾石颗粒不易上返，对钻头牙轮体和牙齿损坏较大。
石灰岩：一般质硬，钻速慢、进尺少。有的有缝缝洞洞发育，钻遇缝洞时，会引起蹩钻、放空、泥浆漏失等，井漏后有时还会发生井喷。
石灰岩地层对钻头进尺、机械钻速和钻头失效影响很大。另外，当地层软硬交错，如泥岩与较硬的砂岩相间，易产生井斜；地层倾角较大时易产生井斜。钻头在斜井中钻进易造成损坏。当岩层中含有可溶性盐类，如石膏层、岩盐层等，会破坏泥浆的性能，影响到钻头的正常使用。
（二）、钻井工艺
一般指钻压、转速和泥浆排量三个钻进过程中可控制的工艺参数。在实际应用中，钻井工艺应根据地层条件、钻头类型、钻井设备和操作人员技术水平制定。按其要求和条件的不同，钻井工艺分有：
1）优化钻井工艺：在一定条件下，能达到最好经济指标的钻井工艺参数。
2）强化钻井工艺：为达到更高的钻进速度，采用比一般钻井参数高的钻井参数。3）特殊钻井工艺：为了特殊目的而采用特殊措施或受限制的钻井参数。
不同的钻井参数要求选用不同规格、型号的钻头，钻进中其钻头失效形式也各具特点，应区别对待。
1、钻压对钻进的影响
钻压是井底破岩的必要条件。钻压的大小决定着破岩的方式和特点，直接影响到钻进速度和钻头的破坏形式。在钻进中，钻头受轴向压力和回转力的作用，切削齿在压入、剪切岩石的过程中被磨损、变钝或损坏，必然影响钻进速度。随着钻压的增加，钻速会不断提高，而钻头的轴承和切削齿等部件也会加速磨损，影响到钻速。钻压与钻速的关系变化有三个不同阶段。
表面破碎阶段：当钻压小于岩石压入硬度时，切削齿不能切入岩石，只能在岩石表面以磨擦形式破碎岩石，对切削齿磨损较大，虽然钻速也随钻压的加大而正比增加，但钻速很低；
疲劳破碎阶段：当钻压接近岩石压入硬度时，切削齿虽未切入岩石，但在岩面产生许多裂纹，经切削齿的反复作用，也产生体积破碎；
体积破碎阶段：当钻压加到大于岩石压入硬度以上时，切削齿切入岩石产生体积破碎，钻进效果才能明显，才属正常钻进。因此，施加在牙轮钻头上的钻压必须满足切削齿能压入岩石，使岩石产生体积破碎。
通过提高一倍钻压，试验牙轮钻头钻进不同级别的岩石，结果表明：不同的岩石，对增大钻压时所获得的钻速是不相同的。其中以中硬岩层（岩石级别6～7级）钻速的增长率较高，而较软（岩石级别4～5级）和较硬（岩石级别8～9级）的岩层则相对增长不大。钻进粘结性软岩时，易产生堵水糊钻，钻压应选得小些。钻进研磨性较大的岩层时，钻压不足易造成钻头早期磨损，钻压要适当加大。钻遇裂隙岩层时，易产生跳钻，钻压应适当降低，避免崩、断切削齿。钻压是钻进的重要参数，即要有利充分发挥切削齿切入岩层的能力，又要最大限度地降低切削齿的磨损。
２、转速对钻进的影响
转速表示直径一定的钻头旋转的快慢，是钻进过程中用以衡量回转速度的指标。钻进时，不同硬度岩石的破岩状态不同，钻压对其影响也不相同，因而钻头转速对破岩过程和机械钻速的影响，要考虑岩性与破岩时间因素。
（1）软地层钻进中的转速
在软而塑性大、研磨性小的岩层（如粘土类岩层）中钻进时，切削齿切削下来的岩屑厚度等于切削齿切入岩石的深度，且钻进中切削齿的磨损很小。因此，在软地层中钻进，当钻压一定时，转速与机械钻速成正比增长。
（2）中硬及硬地层钻进中的转速
中硬及硬地层压入硬度较大、研磨性较高，切削齿在钻进中不断被磨钝，齿与岩石接触面积也不断增大，使得岩石破碎时变形和裂隙发育时间延长，难度增加，钻速变慢，而需要更大的钻压。随着地层硬度的提高，钻头破岩时间延长，增大钻速，会使岩石破碎过程发育不能完全，切削齿还未充分破碎岩石，就与岩石分离开，引起破岩深度减小。因此，受破岩时间的限制，为避免切削齿较快磨损，在中硬及硬地层中钻进时不能过分增大转速。
（3）不同岩石中钻进的转速
不同的岩石，钻速随转速增长均有一定的变化曲线和极限转速。在粘土类岩石中
钻进，钻速随转速成正比增长；在坚硬的、高研磨性岩石中钻进，钻速随转速增加而增长相对缓慢，由于破岩时间延长，极限转速比其它类岩石要小，当转速超过极限转速，将导致钻速下降。
通过提高一倍转速，试验牙轮钻头钻进不同级别的岩石，结果表明：岩石级别为4级的大理石，钻速增长率为93%，岩石级别为9级的斑状花岗岩，钻速增长率仅为28%，从4级到9级，钻速增长率呈递减曲线。因此，对较软的研磨性地层，提高转速有利，而对坚硬的高磨性地层，则意义不大。
在实际工作中，提高转速受到钻杆柱强度、长度和钻头性能及钻井设备能力的限制。现阶段，随着小井眼钻井技术的发展，以及钻杆柱在井内工作状态的改善和采用先进的润滑剂以减小回转磨阻的研究，高转速将得到充分应用。
3、钻井液对钻进的影响
钻井液除有清洗、冷却钻头，携带岩屑和辅助破岩的功用外，主要目的是保护井壁。钻井液排量、压力的大小，以及选用清水、泥浆还是乳化液等都对洗井效果产生很大的影响。随着排量的增加，井底清洗岩屑和冷却钻头的能力增加，清洁的井底不仅能提高钻进速度，而且可减少钻头的磨损。在比较松软的地层中钻进，一定喷速下的钻井液可以起到喷射破岩的作用。即使在较硬的地层也能起到辅助破岩的作用。一般采用大排量是有益于钻进的。因此，钻井液参数存在优选的问题。研究结果表明：
井径越大，岩石可钻性级别越低，钻速越高，选用的排量应越大；
钻井液比重的增大，使作用在井底岩面上的压力增大，会增加破岩的困难而降低钻进速度；
钻井液粘度增大时，井底流动的粘滞阻力会增大，对钻头切削齿的冷却不利，也会导致钻速下降。一般使用清水比使用泥浆容易获得较高钻速。
4．钻头的合理选用和使用情况。
（1）钻头选型
充分了解所钻地层岩石的机械物理性能和钻头的工作原理和结构特点以后，结合邻井相同底层已用过的钻头资料，结合本井的具体情况来选型。
软地层应选择兼有移轴，超顶，复锥，牙齿齿形大，齿数少的钢齿或镶齿钻头，以充分发挥钻头的剪切破岩作用。随着岩石硬度增大，移轴，超顶，复锥值应相应减小，牙齿应相应减短或加密；研磨性地层，特别容易磨损牙轮的保径齿，背锥及牙掌尖，使钻头直径磨小，井眼缩径和密封失效，应选掌背加强的特殊保径结构；易斜地层防斜钻井，应选择不移轴或移轴量小的钻头，减少钻头在井底的滑移，防止井斜; 软硬交替的地层，应选择这套地层中较硬岩石的钻头类型。
（2）钻井参数优选
在允许范围内对钻井参数优选，可获得最佳的机械钻速。当地层或机械钻速发生显著变化时，都应进行钻井参数优选实验，以保持最佳钻井效果。
方法是初选一个合适的钻压和中等转速，定时记录机械钻速，保持钻速不变，改变钻压，定时记录高钻压和低钻压下的机械钻速，选出机械钻速最高的钻压；在
最佳钻压下，改变转速，定时记录高转速和低转速下的机械钻速，，选出机械钻速最高的转速；然后将钻井参数调整到最佳值进行钻进。
(3)钻井情况分析
地面设备的运转．岩屑与钻压．扭矩．机械钻速．压力等地面仪表都能直接反映井下情况，应密切注视，特别是扭矩．泵压．机械钻速和岩屑。
扭矩变化取决于井底情况和转速变化，正常扭矩值相对稳定，在软或塑性均质地层扭矩值较低，中软到中硬均质地层扭矩值居中，硬地层扭矩值较大并存在一定范围的波动。扭矩变化可能存在：扶正器划眼．钻头保径磨损．出现夹层．井底有落物．井身出现键槽或狗腿．钻压过大．转速变化．钻头或井底总成泥包．钻具刺漏或干钻等。
泵压不稳定存在：钻头泥包．环空内岩屑堆积．流量波动．钻到破碎地层或团块状地层．扶正不良。
机械钻速变化可能：地层变化．泥浆性能变化．钻压或转速变化．钻头磨损或泥包．清洗效果变化．钻具刺漏。
通过岩屑可了解：地层类型和岩性变化．压力带．井眼是否坍塌．钻头工作状况和磨损情况，钻井参数是否合理。
泥包：页岩或泥灰岩从泥浆中吸水后变粘，极易粘附在钻头上造成泥包。
钻头蹩跳表现为转盘负荷异常．扭矩大．钻具振动剧烈，仪表显示不稳定。
原因有：塑性地层摩擦扭矩过大而振动；钻遇软硬交错地层．裂缝地层．破碎性地层；井底有落物．断齿掉齿等。
（二）、钻井复杂与事故
钻井过程中井下复杂情况和事故的发生，不仅给钻井带来很大困难，而且会直接造成钻头的严重损坏。
１、泥饼粘附卡钻
在渗透性地层，因泥浆的失水在井壁上形成泥饼，使得钻具粘附在井壁上造成卡钻；因钻具长时间在井中静止，由于泥浆柱压力与地层压力差，使钻具压在井壁上造成卡钻。这种卡钻本身不会对钻头产生损害，但活动钻具解卡的瞬间，由于悬重的突然变化，钻头会受到很大的冲击力而损伤牙齿和轴承。
２、井径缩小卡钻
在膨胀性地层；在渗透性、孔隙度良好的井段，以及泥浆排量小、失水大，泥饼厚，上返速度低时，井壁易形成很稠的胶糊状的东西，将粘土颗粒、岩屑和加重剂等粘附在井壁上，使井径缩小造成卡钻。这种卡钻位置固定，泵压增大，上提困难，下放较容易，在上提钻具解卡的瞬间，由于悬重的突然变化，钻头上部会受到很大的冲击力撞击井壁，造成钻头掌背、掌尖、轴承密封和牙轮背锥的损伤。
３、沉砂卡钻
在清水快速钻进中当循环停止时，岩屑大量下沉，堵塞环形空间，埋住钻头和部分钻具造成卡钻。这种卡钻在上提钻具时有拔活塞现象，会造成钻头轴承密封的损害，甚至有少量砂粒挤入，造成轴承的早期失效。
４地层坍塌卡钻
一般发生在吸水膨胀的页岩、泥岩、胶结不好的砾岩、砂岩等地层。在处理这类卡钻时，易造成钻头牙齿折断和掌背、掌尖、轴承密封、牙轮背锥的损伤，严重时会将三牙轮向内挤造成牙轮打架。
5、键槽卡钻
多发生在硬地层井斜角或井斜方位角变化大，形成急弯的井段，钻进时，由于钻杆的上下刮拉，在急弯井壁上磨出了一条细槽，它比钻杆接头稍大而小于钻头直径，起钻时钻头拉入了键槽就会发生卡钻，特点是钻具能下放不能上提，在处理这类卡钻时，易造成钻头掌背、掌尖、轴承密封和牙轮背锥的损伤，严重时会造成轴承失效或受力最大的牙轮落井事故。
6、泥包卡钻
由于泵上水不好等造成干钻；在粘性大的泥岩地层钻进，排量不足、粘度高，造成钻头干钻，起钻到小井眼处遇卡。干钻和泥包都会引起钻头轴承密封烧伤，以及牙齿的热龟裂。泥包还会造成局部齿的严重磨损。。
7、井内落物引起的卡钻
由于操作不小心将卡瓦或其它小工具落入井中。卡于井壁与钻具之间。处理这类卡钻后井内落物或多或少最终都要落入井底造成钻头齿的损伤，若落物卡于钻头处，则会对钻头掌背、掌尖、轴承密封、牙轮背锥和外排齿的损伤。
发生卡钻后，硬处理时一般均要上提、下压、下砸、倒划眼、倒扣，软处理时一般均为泡油、泡酸、清水循环、放喷解卡等，有时要软硬兼施，均会造成钻头的不同程度的损害，应详细收集资料，具体分析。
三、钻井新技术新工艺介绍
（一）、多目标定向井钻井工艺技术
多目标井即在断块油田上钻一口可以穿过非垂直剖面上的多套含油、气层（多个目标区），起到一口井顶替多口直井的作用，具有很好的经济效益。多目标定向井有以下特点：
1、由垂直井眼变成倾斜（水平）井眼带来的特性
⑴钻具贴井壁，带来磨阻（起下）和扭矩的增大（旋转）；
⑵形成偏心环空，在下井壁形成岩屑床，给施工带来威胁；
⑶被钻开的岩层（如易吸水膨胀的泥岩层）暴露面积增大，受垂直压力影响，容易吸水膨胀，剥蚀掉块，造成井壁不稳定；
⑷形成椭圆井眼、产生键槽，使井径扩大，循环上返速度降低，不利于洗井；形成“键槽”和“台阶”，造成复杂情况和事故；
⑸对悬重和钻压有很大影响，躺在下井壁的钻具使悬重变“轻”，上提钻具时磨阻使得悬重增加，下放则悬重减小，钻压的确定也要考虑摩阻的影响。
2、由井身轨迹控制需要带来的特性
⑴增加定向作业工作量以调整定向和方位角，使用弯曲马达定向、调方位时，钻柱不旋转，由于使用弯接头或弯外壳动力钻具，使得下部钻具弯曲。
⑵增加测量工作量，一般测量间隔不超过50m。
⑶轨迹控制需要比直井更多的起下钻更换钻具组合，往往钻头用不到家，多发生起下钻作业、多消耗钻头。
⑷使用满眼扶正器的下部结构带来的“满眼”问题，下钻易发生遇阻，起钻易带来抽吸（拔活塞）问题。
定向井钻井基本上为两种方式：一是以转盘钻为主，二是与导向钻井系统比较接近的以动力钻具为主。
（二）、分支井钻井技术
分支井即在一个主井筒中钻出2口或2口以上定向井或水平井的井。分支井钻井技术是20世纪20年代兴起的一项钻井工艺技术，是水平井钻井技术的最新代表，于80年代中后期趋于成熟。分支井钻井技术适应性广，既可以在老井中侧钻分支井，也可以采用预开窗系统在新井中侧钻分支井。
与目前比较成熟的侧钻定向井、水平井技术相比，分支井一方面可以发挥高效、高产的优势，增加泻油面积，挖掘剩余油潜力，提高采收率改善油田开发效果；另一方面可供一个直井段同时开采两个或两个以上的油层或不同方向的同一油层，在更好动用储量的同时节约了油田开发资金
1、分支井侧钻方法
包括裸眼侧钻、磨铣套管或开窗侧钻后下入造斜器钻分支井段、以及短半径或超短半径水平井钻井等方法。
侧钻方法目前有套管开窗侧钻和套管预留窗口直接侧钻两种，其中套管开窗又分为段铣开窗与套管内下斜向器开窗两种工艺。
（1）下套管井侧钻
段铣套管侧钻：先用段铣主井眼的套管铣掉一段后打水泥塞，然后再用井下马达侧钻出新井眼。下斜向器开窗侧钻：在主井眼中下入可回收式斜向器，用开窗工具在套管上段铣一窗口之后，再用井下马达侧钻出新井眼。取出套管裸眼侧钻：将主眼套管取出割断取出，然后根据主井眼的条件和底层特点，采用打水泥塞或下斜向器的方法侧钻出新井眼。
（2）裸眼侧井钻
主井眼为裸眼，可采用打水泥塞，下斜向器及裸眼悬空侧钻方式钻进。
（3）预留窗口侧钻
指在主井眼下下套管施工时，在分支井眼位置下入留有窗口的特殊套管（其位置应在分支井眼的侧钻点位置）。在施工分支井眼时，可直接将预留窗口的特殊材料钻掉，侧钻出新井眼。
2．中短半径分支井钻井技术
如果井下存在可能造成井下复杂的地层（如膨胀性粘土层），而且老井眼中的相应井段已经下入套管封固，此时应用中短半径分支井技术进行老井侧钻作业已经证明是成熟的且特别有效。
目前采用一种特殊的“柔性”泥浆马达和MWD系统可以钻狗腿度高达60°/ 30m （垂深）或半径为28.6m的井段。这种泥浆马达和MWD系统借助压缩式钻铤下到井内。当狗腿超过60°/ 30m时须采用铰接系统；采用此种铰接系统可以钻出范围在60°/ 30m或2~3°/ 0.3048m（垂深或半径小于8.1m）的井段。
3、分支井钻井作业
分支井钻井作业包括：分支井段准备、开窗、造斜、钻各分支井段。
钻分支井眼的关键工具是可回收式斜向器。利用可回收式斜向器可以从一个直井眼或水平井眼中定向钻出多个分支井眼。分为带封隔器的斜向器、接箍触发式斜向器、空心可回收式斜向器和径向斜向器。
分支井段的钻进与常规定向井和水平井没有太大的区别，应采用尽可能在产层中钻进较长的井段，多钻几个分支井段以及确保尽可能在产层中延伸等做法。
（三）、复合钻井技术
复合钻井技术由高效钻头、大功率直螺杆或单弯螺杆作为井下工具，再加以常规钻具组合，钻具以适当转速（60~80RPM）旋转，配合井下动力钻具迭加钻井，实现直线钻井，是提高机械钻速的一种新的钻井方法。
井下动力钻具导向钻井系统入井后可一次性完成包括造斜、增斜、稳斜、降斜和扭方位等各项作业，大大减少了起下钻更换钻具组合的次数，提高钻井速度。
1、复合钻井钻头的优选
实现复合钻井系统在井下保持长时间运转，需要优选能适应在不同地质条件下使用，能完成大段井眼钻进的优质高效聚晶金刚石钻头和性能可靠性良好的三牙轮钻头。
金刚石钻头能适应长时间使用高转速，但对地层的选择性较强。使用较好有：B441、B441-1、BH441-1L、F645、F545等系列PDC钻头。
牙轮钻头能适应在不同地层使用高转速，但相对于PDC钻头使用时间较短。使用较好有：HA437、HJ437和HJ517、FA517等。
2、复合钻井钻头使用参数的优选
钻直井段和稳斜井段时，动力钻具和转盘同时转动。φ215.9mm井眼使用φ170mm 马达，选用钻压30~100KN，转盘转速60~80r/min；φ311mm井眼使用φ245mm 马达，选用钻压80~160KN，转盘转速80~100r/min。
定向和矫正井眼轨迹钻进，转盘不转动，钻头按设计井眼曲率半径钻进；
φ215.9mm井眼，选用钻压20~50KN，确保工具面准确到位；φ311mm井眼，选用钻压80~120KN；泵压稳定上水良好。
井下动力钻具、高效PDC钻头和MWD测斜仪并称为20世纪三大新兴技术工具。涡轮钻具和螺杆钻具是当今井下动力钻具的主体。
用于复合钻井的弯螺杆型号为5LZ165×7.0，弯角可选10，1.250。
（四）、水平井钻井工艺技术
通常将进入油气层井眼，井斜角不低于86°的井段称为水平井段。能沿油层走向形成这种水平位移的特殊定向井归纳为水平井。水平井可有效增加油气层的泄露面积，提高油气采收率。
1、水平井基本术语
入靶点：是指地质设计规定的目标起始点。
终止点：是指地质设计规定的目标结束点。
靶前位移：是指入靶点的水平位移。
水平段长：入靶点与终止点的轨道长度。
梯形靶：即纵向为a米，横向b米的夹角内。
圆柱靶：即沿水平段设计井眼轴线的半径为R米的圆柱。
矩形靶：即纵向为a米，横向为b米的长方体。
调整井段：用于施工中调整井眼轨迹的井段
2、水平井的基本类型
水平井的分类通常按造斜率（或曲率半径）分为三种类型：
长半径水平井：造斜率K〈6°/30m，曲率半径R〉300m。
中半径水平井：造斜率K=6°-20°/30m，曲率半径R=100—300m。
短半径水平井：造斜率K=5°-10°/30m，曲率半径R=6—12m。
造斜率在6-18m的过程中由垂直变为水平。
3．水平井常用剖面类型
水平井常用的剖面主要有下列四种：
双增稳剖面，即直井段—增斜段—稳斜段—增斜段—水平段。
双增剖面，即直井段—增斜段—增斜段—水平段。
三段制剖面，即直井段—增斜段—水平段。
三增剖面，即直井段—增斜段—增斜段—增斜段—水平段。
四、钻井新设备——大型顶部驱动系统介绍
与普通钻机比顶部驱动钻机具备如下优点：
1、用93英尺立根钻进，减少2/3的接单根时间；
2、能倒划眼和下钻划眼，起钻时可旋转钻杆和继续循环泥浆，钻柱可顺利取出缩径井段，减少卡钻的危险；
3、上、卸扣扭矩得到控制，采用钻井电机接卸钻杆；
4、可以不接方钻杆即可钻过桥塞点和缩径点，井控安全；
5、起下钻时，在井架内任何高度的位置随时都可以将主驱动轴同钻柱上扣和关井，人员安全；
6、接单根时只需打背钳，钻台上只有平稳旋转的钻杆；
7、使用了小型柴油发电机组，降低了燃料消耗和发电成本。
第一章三牙轮钻头工作原理 第一节三牙轮钻头在井底的运动 在石油钻井中，牙轮钻头能适应各种地层的钻井，是主要的破岩工具之一。牙轮钻头在井底工作时的运动状态和受力状态是相当复杂的。国内外对牙轮钻头的工作原理，无论在理论研究或实验研究方面都作了大量的工作，这些研究成果为钻头的设计使用提供了依据。 三牙轮钻头在井底的运动，决定牙轮与牙齿的运动，也就直接决定牙齿对地层岩石的破碎作用。因此，在了解钻头破碎岩石的工作原理之前，首先应了解钻头在井底的运动。 一、钻头的公转 钻头牙轮绕钻头轴线作顺时针方向旋转的运动简称为钻头的公转。钻头公转的速度就是转盘或井下动力钻具的旋转速度。钻头公转时，牙轮绕钻头轴线旋转，牙轮上各排牙齿绕钻头轴线旋转的线速度不同，外排齿的线速度最大。 二、钻头的自转 钻头旋转时，沿着从牙轮底平面到牙轮尖部的方向看，牙轮绕自身的轴线作反时针方向的旋转称自转。牙轮的转动是岩石对牙齿的吃入破碎作用产生反作用的结果。牙轮自转转速的影响因素有公转转速、钻头结构、齿面结构、钻井参数和岩石性质等。一般情况下，牙轮自转的转速比钻头公转的转速快。把牙轮自转转速与钻头公转转速之比称为轮头比，轮头比的值一般在1--1.5之间。 三、钻头的纵振（轴向振动） 钻头工作时，对一个牙轮而言，牙齿与井底的接触是单齿、双齿交替进行的。单齿着地时，牙轮的轮心处于最高位置，双齿着地时则轮心下降。牙轮在转动过程中，轮心位置不断上下变换，使钻头沿轴向作上下往复运动，这就是钻头的轴向振动。纵振振幅就是轮心的垂直位移，它与牙齿的齿高、齿距等钻头结构参数及岩性有关。在软地层，牙齿吃入深、振幅小，硬地层则振动加剧。振动的频率与牙轮齿数及牙轮转速成正比。在旋转钻井中，钻头纵振频率一般为100～500次/min。 此外，由于井底不平，钻头产生振幅较大的低频振动。据国外资料介绍，低频振动的振幅就是井底凹凸部分的高差，一般为10mm左右，频率低于50次/min。低频纵振对钻头是不利的因素，在硬地层中会造成跳钻。牙轮钻头的纵振是上述
本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.doczj.com/doc/7a7301409.html,） 牙轮钻头的特点 牙轮钻头在钻井开井工程中是非常重要的一种工具，牙轮钻头是一种在不断实践中产生的工具，所以实用性非常的高。今天小编就重点介绍一下它的几个方面，希望对大家有所帮助。 一、牙轮钻头 牙轮钻头是使用最广泛的一种钻井钻头。牙轮钻头工作时切削齿交替接触井底，破岩扭矩小，切削齿与井底接触面积小，比压高，易于吃入地层；工作刃总长度大，因而相对减少磨损。牙轮钻头能够适应从软到坚硬的多种地层。 二、牙轮钻头的种类及用途 牙轮钻头按牙轮数量可分为单牙轮钻头、三牙轮钻头和组装多牙轮钻头。按切削材质可分为钢齿（铣齿）和镶齿牙轮钻头。国内外使用最多、最普遍的是三牙轮钻头。在石油、地以及各种钻探行业中牙轮钻头是不可缺少的重要部分，但是牙轮钻头对一些钻探行业来说价格实在太高，这就促使一些钻探行业对二手牙轮钻头产生了很大兴趣，其价格低，质量可靠（在石油钻探中只使用了其寿命的1/3），为钻探行业降低了大量成本，所以二手牙轮钻头已经成为一些钻探行业中的一重要部分。 牙轮钻头的主要用途：钻井，勘探，石油，钻头，钻井配件。 三、牙轮钻头的特点 1、钢球锁紧牙轮，适应高转速。
2、采用可耐250°C高温、抗磨损的新型润滑脂。 3、采用可限制压差并防止钻井液进入润滑系统的全橡胶储油囊，为轴承系统提供了良好的润滑保证。 4、采用高精度的金属密封。金属密封由一副精心设计加工的金属密封环作为轴承轴向动密封，两个高弹性的橡胶供能圈分别位于牙掌和牙轮密封区域内作为静密封，优化的密封压缩量确保了两个金属环密封表面始终保持良好接触。 5、镶齿钻头采用高强度高韧性硬质合金齿，优化设计的齿排数、齿数、露齿高度和独特的合金齿外形，充分发挥了镶齿钻头高耐磨性和优异的切削能力。钢齿钻头齿面敷焊新型耐磨材料，在保持钢齿钻头高机械钻速的同时，提高了钻头切削齿寿命。 6、采用浮动轴承结构，浮动元件由高强度、高弹性、高耐温性、高耐磨性特点的新材料制成，表面经固体润滑剂处理。在降低轴承副相对线速度的同时，减少摩擦面温升，能有效提高高钻压或高转速钻井工艺条件下的轴承寿命和轴承可靠性。 本文摘自变宝网-废金属_废塑料_废纸_废品回收_再生资源B2B交易平台网站； 变宝网官网：https://www.doczj.com/doc/7a7301409.html,/tags.html?qx 买卖废品废料，再生料就上变宝网，什么废料都有！
三牙轮钻头是应用最广泛的钻井钻头（https://www.doczj.com/doc/7a7301409.html,）之一，具有适应地层广，机械钻速高的特点。三牙轮钻头由切削结构、轴承结构、锁紧元件、储油密封装置、喷嘴装置等二十多种零部件组成。 三牙轮钻头的分类 1、轴承类型：滚动轴承和滑动轴承 2、密封类型：橡胶密封和金属密封 3、按牙齿的固定方式分为：镶齿（硬质合金齿）三牙轮钻头和铣齿（钢齿）三牙轮钻头 三牙轮钻头的工作原理 牙轮钻头在钻压和钻柱旋转的作用下，牙齿压碎并吃入岩石，同时产生一定的滑动而剪切岩石。当牙轮在井底滚动时，牙轮上的牙齿依次冲击、压入地层，这个作用可以将井底岩石压碎一部分，同时靠牙轮滑动带来的剪切作用削掉牙齿间残留的另一部分岩石，使井底岩石全面破碎，井眼得以延伸。[1] 产品优势 石油钻井和地质钻探中应用最多的还是牙轮钻头。牙轮钻头在旋转时具有冲击、压碎和剪切破碎地层岩石的作用，所以，牙轮钻头能够适应软、中、硬的各种地层。特别是在喷射式牙轮钻头和长喷嘴牙轮钻头出现后，牙轮钻头的钻井速度大大提高，是牙轮钻头发展史上的一次重大革命。牙轮钻头按牙齿类型可分为铣齿（钢齿）牙轮钻头、镶齿（牙轮上镶装硬质合金齿）牙轮钻头；按牙轮数目可分为单牙轮、双牙轮、三牙轮和多牙轮钻头。目前，国内外使用最多、最普遍的是三牙轮钻头。 在石油、勘探以及各种钻探行业中牙轮钻头是不可缺少的重要部分,但是牙轮钻头对一些钻探行业来说价格实在太高,这就促使一些钻探行业对 二手牙轮钻头产生了很大兴趣,其价格低,质量可靠(在石油钻探中只使用 了其寿命的1/3),为钻探行业降低了大量成本，所以二手牙轮钻头已经成为一些钻探行业中的一重要部分. FJ517G三牙轮钻头 所属分类 钻井,勘探,石油,钻头,钻井配件 产品名称 215.9mm金属密封江汉镶齿三牙轮钻头
牙轮钻头的正确使用方法 牙轮钻头的正确使用方法： （—）不一样地层岩性对钻头失效的影响 地层岩性对钻头失效的影响表如今钻井技能上：影响钻进速度、钻头进尺；使钻井进程呈现井漏、井喷、井塌和卡钻等复杂情况；使泥浆功能发作改变；影响井眼质量，如井斜、井径不规则，进而影响固井质量。经过剖析地层岩性及其对钻井技能的影响，可对钻头选型和运用的合理性进行判别。 粘土、泥岩和页岩层影响：很简单吸收泥浆中的自在水而胀大，使井径减小，构成下钻遇阻，乃至卡钻，跟着浸泡时刻的延伸，又会发作掉块脱落，使井径扩展，构成井塌。应尽量运用清水或低比重低粘度的泥浆钻进。炭质页岩联接力弱，简单垮塌。泥质岩层质软，钻速快，也简单泥包。 砂岩：其性质依颗粒的巨细、成分以及胶结物的不一样有很大不一样。颗粒越细、石英颗粒越多、硅质和铁质胶结物越多则越硬，对钻头磨损越大，如石英砂岩；泥质胶结物越多，云母和长石的成分越多则较软易钻；颗粒越粗，胶结物越少，渗透性越好，易发作泥浆的渗透性漏失，并在井壁上构成较厚的泥饼，致使粘附卡钻等复杂情况，构成钻头的非正常运用。 砾岩：在砾岩层中钻进易发作跳钻、蹩钻和井壁垮塌；当泵排量小或泥浆粘度低时，砾石颗粒不易上返，对钻头牙轮体和牙齿损坏较大。 石灰岩：通常质硬，钻速慢、进尺少。有的有缝缝洞洞发育，钻遇缝洞时，会致使蹩钻、放空、泥浆漏失等，井漏后有时还会发作井喷。 石灰岩地层对钻头进尺、机械钻速和钻头失效影响很大。别的，当地层软硬交织，如泥岩与较硬的砂岩相间，易发作井斜；地层倾角较大时易发作井斜。钻头在斜井中钻进易构成损坏。当岩层中含有可溶性盐类，如石膏层、岩盐层等，会损坏泥浆的功能，影响到钻头的正常运用。 （二）、钻井技能 通常指钻压、转速和泥浆排量三个钻进进程中可操控的技能参数。在实践使用中，钻井技能应根据地层条件、钻头类型、钻井设备和操作人员技能水平拟定。按其需求和条件的不一样，钻井技能分有： 1）优化钻井技能：在必定条件下，能到达最佳经济目标的钻井技能参数。 2）强化钻井技能：为到达更高的钻进速度，选用比通常钻井参数高的钻井参数。 3）特别钻井技能：为了特别意图而选用特别办法或受约束的钻井参数。 不一样的钻井参数需求选用不一样标准、类型的钻头，钻进中其钻头失效方法也各具特色，应区别对待。
钻井工艺流程 以中原油田三开井为例 一.选井位(甲方) 二.定井位:原则:地面服从地下 三.搬迁准备及搬安 井队,材料,技术员资料的(准备)钻井工程设计.井史,本井资料,仪器,工具(∑rA型井架)基础图;校正(要清楚校正的标准) 天车,游车和转盘≤15mm.校正转盘与天车〈2-3mm 泵(不单是皮带轮,还要校正水平尺),不水平度应〈1mm吊测房,地质录井,气测,指重表参数仪(技术员在搬家过程中要经常四处转圈,而不是做一个劳动力) 四.一开准备及一开作业 1.钻具:井口工具,井下工具的准备,配合接头9"钻铤=731 8"=631 7"=521x520 API 411(国内)x410 6 1/4=4A11x410 5" 加厚卡瓦
2.套管与套具的准备(套具由固井队提供) 最主要的是联顶节的长度 联顶节主要考虑:1)转盘面2)封井器四通接出管线离工字钢1.5 cm (3)井架底座 ( 一开的时候要送封井器为啥?就是因为联顶节,封井器,厂家不一样四通等的长度有出入) 封井器送来要问一下,闸板芯子是否是5寸~5-1/2的变径闸板,5寸的封钻杆,5-1/2寸的封油套,所以要问一下.下油套前要封井器试压. 3.测斜与工具的准备(不是拉回来就万事大吉,要做个地面试验) 冲鼠洞钻头用8-1/2的. 4.配浆. 5.一开验收 6.一开钻进 (接一根钻铤提起来,靠住转盘面,看钻铤是否居中,然后卸掉方钻杆,上接钻头,水龙带吊着,只准旋转不准加任何钻压.
200-300米表层要接2柱8寸钻铤,一柱7寸钻铤. 钻进过程中在表层一般用双泵,预防堵水眼,因为沙子很多.用双泵在钻完后,停一个泵,上提,快提完时在停泵.停完泵要抢接单根,根据钻铤的重量确定钻压,第一根不加压,第二根加压10KN-15KN,钻压的多少根据钻铤的多少,(钻压要算好)钻完一开后,循环泥浆,一定要上提下放,不能定点.更不能沉底循环,特别是一开更不能沉底循环,因为一开泥浆不成体系.应打个封闭,尽量不能留下水泥环. 现场灰量要准备好,水量要准备好.下表层套管不好下.斜坡引鞋. 表层固井的水泥质量很差.如果下不到底即使接循环头,方钻杆上提下放,尽量下到底. 7.固井. 固井时替浆量的计算:一开:经验公式:一般是100米8方 留水泥塞是20~30米+2米的口袋=25米检测表层固井水泥浆的比重≥1.85,比重低了凝固时
牙轮钻头选型原则 (1)软地层应选择有移轴、超顶、复锥3种结构的牙轮钻头，齿应是高、宽、稀、齿尖角大的铣齿或镶齿。随着岩石硬度增大，选择钻头的上述3种结构值应相应减小，齿也应矮、窄、密，齿尖角也要相应减小。 (2)钻研磨性地层，应该选用带保径齿的镶齿钻头。当发现上一个钻头的外排齿磨圆而中间齿磨损较少时，则下一个钻头应该选用有保径齿的镶齿钻头。 (3)在易斜地层钻进时，应选用不移轴或移轴量小、无保径齿并且齿多而短的钻头；同时，在保证移轴小的前提下，所选钻头适应的地层应比所钻地层稍软一些，这样可以在较低的钻压下提高机械钻速。 (4)选用镶硬质合金齿钻头时要注意：所钻地层页岩占多数时，用楔形齿钻头；钻石灰岩地层时，使用抛物体形或双锥形齿钻头；当用高密度钻井液钻井时，使用楔形齿钻头；当所选地层中页岩成分增加或钻井液密度增大时，用偏移值大的钻头；钻石灰岩或砂岩地层，选用偏移值小的钻头；钻硬的研磨性石灰岩、燧石、石英石时，用无移轴的球齿轱斗。 (5)在软硬交错地层钻进时，一般应按其中较硬的岩石选择钻头类型，这样既在软地层中有较高的机械钻速，也能顺利地钻穿硬地层。在钻进过程中钻井参数要及时调整，在软地层钻进时，可适当降低钻压并提高转速；在硬地层钻进时可适当提高钻压并降低转速。 (6)浅井段岩石一般较软，同时起下钻所需时间较短，应选用能获得较高机械钻速的钻头；深井段地层一般较硬，起下钻时间较长，应选用有较高总进尺的钻头。 (7)在小井眼(井眼直径小于177mm)钻井中常选用单牙轮钻头，单牙轮钻头比同尺寸三牙轮钻头的牙轮、牙齿、轴径、轴承大，强度高，破岩效率高。 (8)按钻头产品目录选择钻头类型。钻头生产厂家通过大量的试验，对各型钻头的适用地层情况进行了界定，形成了钻头产品目录。根据钻头产品目录，结合所钻地层性质选择钻头类型，基本能够做到对号入座，匹配合理。表卜10为国产三牙轮钻头产品目录。 (9)由于即使是同一种岩性，其机械性能差别也很大，所以仅根据岩性按钻头产品目录来确定钻头类型是不够全面的，还应收集邻近井相同地层钻过的钻头资料及上一个钻头的磨损分析，结合本井的具体情况来选择。 (10)钻头的选型应按每米成本最低来考虑。一般以“每米成本”作为评价钻头选型是否合理的标准，其计算公式为：在保证井身质量的前提下，对于同一地层使用过的几种类型的钻头，进行每米成本比较，每米成本最低的钻头应作为选型合理的标准。
牙轮钻头的合理使用 （1）根据地层可钻性值并参考邻井地层，选择进尺多、速度快、成本低、磨损正常的钻头。在上部松软地层（可钻性级值小于5级），可选用机械钻速高的铣齿钻头，在深井段地层（可钻性级值大于5），可选用尺多的镶齿钻头。 （2）在易井斜地层，多选用牙轮偏移量小、无保径齿及齿多而短的牙轮钻头。 （3）井底应清洁，无落物。 （4）下钻速度要慢，防止顿钻。在钻头矩井底1单根时，要开泵和旋转钻头，充分洗井，清除井底岩屑，避免下入过快岩屑堵塞喷嘴或开泵过猛憋漏地层。 （5）钻头接触井底后，在低钻压、低转速下（钻压10～30ｋN，转速60ｒ/ｍｉｎ）跑合0.5ｈ以上，造好井底形状后，方可逐步提高钻压和转速的设计值。 （6）做好钻还试验，即固定钻压，改变转速，或固定转速，改变钻压，使钻压和转速合理匹配，达到高钻速钻进。（7）钻进中应尽量提高泵压，增大钻头水功率，充分发挥水力参数和机械破岩参数的交互作用，提高破岩效率。（8）使用组合喷嘴，提高清岩效率。 （9）应以厂家推荐的钻压与转速的乘积为约束条件，不能同时使用最高钻压和最高转速。 （10）钻进中操作平稳，送钻要均匀，严禁猛提猛放、溜钻
和顿钻。 （11）连续产生憋跳钻时，若不是地面设备的问题，应立即起钻，避免掉牙轮。 （12）从钻头下入钻进开始，必须做随钻成本计算，只要发现连续几个点成本上升时，应起钻。 （13）如发现钻头无进尺，泵压明显升高或降低，机械钻速突然下降，扭矩增大等现象时，若地面设备无问题，应起钻检查。 刮刀钻头的合理使用 （一）适用地层 刮刀钻头属切削型钻头，以切削、刮挤和剪切的方式破碎地层。这种钻头适用于在松软~软的页岩、泥质砂岩、页岩等塑性和塑脆性地层中钻进。 （二）钻进参数的确定 1．钻压的确定 刮刀钻头具有切削刀翼较长的优点，能适应较大的钻压变化范围，在转速一定的条件下，随着钻压的增加机械钻速增加。但是考虑钻具寿命和刮刀钻头结构易井斜的特点，对于不同尺寸的刮刀钻头正常钻进一般采用推荐钻压的中间值，最大不超过推荐的钻压最大值。要求做到平衡操作，均匀加压。2．转速的确定 刮刀钻头没有滚动部件，适用较高的转速。在钻压一定的条
项目一：￠215.9mm三牙轮钻头磨损分析 一、考核目的： 通过测量、计算￠215.9mm三牙轮钻头切削齿和钻头直径磨损情况，考核选手判断分析钻头使用程度的能力。 二、考核内容： 选手随机抽取已备好的铣齿、镶齿钻头各一只，进行测量、计算、判断分析，并将结果填在给定的表格内。 三、操作要求： 选手报告裁判已经准备好，裁判给选手发开始信号，随机抽取铣齿、镶齿钻头各一只，操作开始，同时计时。 1、操作前检查： 操作环境是否安全、工具、材料是否齐全。（包括：钻头规、游标卡尺、钢板尺、签字笔、表格纸张等）检查钻头规、游标卡尺等工具的外观并校零，确保量具的准确可靠。 2、测量、评定并记录镶齿钻头的切削齿和直径的磨损情况 ⑴测量、评定并记录镶齿钻头切削齿的磨损情况 ①将钻头牙轮朝上平稳放置。 ②选取磨损最严重的一个牙轮作为评定对象。 ③仔细观察并记录旧钻头上的崩、断和掉齿总数，得出N值，（单位：个） ④数出新钻头总齿数，得出N0值（或已提供），（单位：个）
⑤计算，C=8*N / N0 ⑥根据C值及切削齿磨损定级表，取值、定级。 ⑦将结果填入给定的表格内 ⑵测量、评定并记录镶齿钻头直径的磨损情况 ①将钻头牙轮朝上平稳放置。转动牙轮，使三个牙轮的外排齿规径尖处于最高点。 ②将钻头规端平放在钻头规径尖处（一般在三个牙轮外排齿最大外边缘处），调节开口大小，使钻头规与三个牙轮外缘同时接触，正视刻度线，读得旧钻头的直径（单位：mm）并记录。 如果用固定的钻头规测量钻头直径时，钻头规尺寸与钻头尺寸愈接近误差越小。测量时，使钻头规与两个牙轮外缘同时接触，测量第三个牙轮外缘与钻头规的距离，量得的数乘以2/3，即为钻头直径的磨损量，（单位：mm） ③量取新钻头的直径（或已提供）。 ④计算新旧钻头直径的差值为磨损量（单位：mm） ⑤磨损量在两数值之间时，应取较大的数值。（单位换算） ⑥将结果填入给定的表格内 3、测量、评定并记录铣齿钻头的切削齿和直径的磨损情况 ⑴测量、评定并记录铣齿钻头切削齿的磨损情况 ①将钻头牙轮朝上平稳放置。 ②选取磨损最严重的一个牙轮作为评定对象。
三牙轮钻头使用注意事项三牙轮钻头使用注意事项 1、牙轮钻头预备牙轮钻头预备 根据本井地质预测、邻井牙轮钻头、上只钻头的使用情况，参照钻井工程设计，合理选择牙轮钻头类型和型号。 钻头下井前需确认井底干净，无沉砂。无金属落物。 2．钻头外观检查与记录钻头外观检查与记录 检查牙轮钻头型号、出厂日期及出厂编号与外包装是否一致。 检查牙轮钻头的表观质量，丝扣连接螺纹是否完好、牙纶牙轮钻头牙轮有无互咬或旷动，焊缝是否完好；用钻头规测量牙轮钻头直径。 3.3.喷嘴安装喷嘴安装喷嘴安装 合理选择牙轮钻头喷嘴，充分发挥水力破岩、清洗作用。 安装时检查牙轮钻头水眼孔内“0”型圈是否完好，应保证喷嘴和壳体清洁，严禁用榔头敲打，以免损坏喷嘴和密封圈。 4. 4. 上上扣 防止井口工具落井。应使用与牙轮钻头规格相符的牙轮钻头盒，以免损坏牙轮钻头体。任何情况下都不能使用大钳咬牙轮钻头巴掌及牙轮体。 上扣前涂丝扣油；按规定的扭矩值上扣。
下钻要平稳，避免压力激动；防止顿钻。 通过防喷器组，套管头，缩径井段，大狗腿度，台肩及套管鞋处要控制下放速度。轻划通过缩径井段，划眼前必须开泵。划眼接近井底时，监测钻压和扭矩，如钻压和扭矩增加时，表明已接触井底或沉沙；若有沉沙，提起钻具，大排量旋转钻具划到井底，确保沉沙或落物已清洗；在清洗沉沙后上下活动钻具。 最后一个单根或立柱要大排量启动转盘划眼到井底，充分洗井，清除井底岩屑，避免下入过快岩屑堵塞喷嘴或开泵过猛憋漏地层。牙轮钻头应轻压、慢转平稳接触井底。牙轮钻头应跑合30分钟左右，再按设计要求参数钻进。 6.6.井底造型井底造型井底造型 小钻压，低转速，大排量，小扭矩； 转速按40-60转/分钟，钻压17 1/2按35KN 、12 1/4按24KN 、8 1/2按17KN 的 要求操作，至少钻进30分钟； 7.7.确定最佳钻井参数确定最佳钻井参数确定最佳钻井参数 试钻是确定最优钻压和转速组合获得很快机械钻速的有效手段，在地层变化，机械钻速变化，扭矩变化，人员变化以及作业参数变化如泥浆性能，水力学变化时要进行试钻。试钻转速从低转速开始，钻压以推荐的钻头所承受的最大钻压为上线。 在不同的钻压和转速组合都能获得很高的机械钻速时，取不跳钻的低钻压－转速组合以延长钻头寿命；最优的钻压和转速以线性终点和扭矩的限制为佳。
第二节油气井钻井基本工艺流程 文本框: 一口井从开钻到完钻要经过破碎岩石、取出岩屑并保护井壁、固井和完井多道工序。其基本工艺流程如下： ①钻前准备：定井位、道路勘察、基础施工、安装井架、搬家、安装装备。 ②钻进：加深井眼的过程。 ③固井：下入套管、注水泥固井。 （钻进、下套管固井作业是交替进行的，循环次数与井身结构有关。具体过程如下：第一次开钻（一开）→钻达一开设计井深→下表层套管、固井；二次开钻→钻达二开设计井深→下技术套管套管、固井；（井身结构复杂的井，继续进行三开、四开……等阶段的钻进和 一口井从开钻到完钻要经过破碎岩石、取出岩屑并保护井壁、固井和完 井多道工序。其基本工艺流程如下： ①钻前准备：定井位、道路勘察、基础施工、安装井架、搬家、安装装 备。 ②钻进：加深井眼的过程。 ③固井：下入套管、注水泥固井。 （钻进、下套管固井作业是交替进行的，循环次数与井身结构有关。具体 过程如下：第一次开钻（一开）→钻达一开设计井深→下表层套管、固井； 二次开钻→钻达二开设计井深→下技术套管套管、固井；（井身结构复杂的 井，继续进行三开、四开……等阶段的钻进和固井）钻达设计井深，下入油 层套管、固井。） ④完井：按设计要求连通油、气层和井眼，安装井口装置。
文本框: 1.钻前准备 在确定井位、完成井的设计后，钻前工程是钻井施工中的第一道工序，它主要包括： (1)修公路。修建通往井场的运输用公路，以便运送钻井设备及器材等。 (2)井场及设备基础准备。根据井的深浅、设备的类型及设计要求来平整场地，进行设备基础施工(包括钻机、井架、钻井泵等的基础)。 (3)钻井设备搬运及安装。包括设备就位、找正、调整、固定；钻井循环管线和油、气、水、保温管线及罐的安装等。 (4)井口设备准备。包括挖圆井(或不用)、下导管并封固、钻鼠洞及小鼠洞等。
文件编号：TP-AR-L7870 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编制：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 钻井过程的主要危险及 控制措施正式样本
钻井过程的主要危险及控制措施正 式样本 使用注意：该解决方案资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 （一）钻井设备简介 1．概述钻井设备（简称钻机）是指石油 天然气钻井过程中所需各种机械设备的总称。钻机主 要部件必须相互配合才能完成钻机起升、循环和旋转 的3项主要工作。按按动力设备的不同通常可分为机 械传动钻机、电动钻机和复合钻机三种。主要包括以 下系统：（1）提升系统：主要作用是用来起、 下钻柱（或下套管），以实现钻头的钻进送钻等工 作。（2）旋转系统：主要作用是由动力机组驱 动转盘，通过转盘方补心带动方钻杆（钻杆和钻
铤）、方钻杆再带着钻头旋转进行钻井。（3）循环系统：主要作用是钻井过程中，通过动力机组带动泥浆泵来循环钻井流体，经过立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆和钻铤，将泥浆池的泥浆送到钻头处，以实现钻井流体将井底的钻屑带到地面。 （4）动力设备：主要作用是为驱动绞车、转盘、钻井泵等工作机工作提供动力。（5）传动系统：主要作用是把发动机的能量传递或分配给各工作机。（6）控制系统：为了指挥各系统协调地工作，在整套钻机中安装有各种控制设备。（7）底座：包括钻台底座、机房底座和泥浆底座等。（8）辅助设备：主要功能是为了正常钻井作业提供配套支撑。钻机所必须具有的主要设备共7大部件：绞车、井架、天车、游车、水龙头、转盘、钻井泵。 2．钻机辅助设备及工具（1）发电机。目
三牙轮钻头使用技术及钻井工艺 时间:2009-12-11 10:40 作者:发达钻井设备点击: 125次 目前油用钻头市场已不再混乱而变得规范有序，市场竞争向产品差异性和品牌、售后服务的竞争方向发展。市场竟争力两大基石之一，钻头技术服务的作用将会越来越显著。 一、三牙轮钻头使用资料收集内容 1、地层岩性 地层的岩性和软硬不同，岩石破碎机理不同，造成钻头失效的形式也各异。我国各油田钻井中常见的地层岩性，其岩石物理机械性质均有测定。根据现场收集的地层岩性及每米岩性钻时记录，进行地层岩石的硬度、塑性、脆性、研磨性和可钻性分析，对照钻头的失效形式，确认钻头选型及使用是否合理。 2、井段位置 在地壳中处于不同位置的岩石，其岩石的机械性质变化很大。埋藏较深的岩石，处于多向压缩应力状态，使岩石孔隙减小，强度增加。上部井段一般岩石胶结疏松、质软，钻头转速高、钻压低。下部井段一般岩石质硬、研磨性大，钻头转速低、钻压高、使用时间长。根据收集的井段位置及每米岩性钻时记录，分析地层岩石的硬度、塑性、脆性、研磨性和可钻性特点，对照钻头的失效形式，确认钻头选型及使用是否合理。 3、井身结构 不同的井身结构，对钻头的尺寸、型号和使用等均有特殊要求。如造斜钻头一般要求带修边齿或保径结构，使用要求高转速、低钻压等。收集井身结构及钻头选型、使用参数等资料，根据钻头失效的形式，确认钻头选型及使用是否合理。 4、钻井参数 钻压和转速的确定，既决定着钻头破碎岩石的效率，又影响到钻头牙齿、轴承的磨损。浅井、软地层，钻头以剪切作用为主，一般采用高转速、低钻压。中硬地层，钻头产生剪切、冲击、压碎综合作用，一般采用中等转速和中、高钻压。深井、硬地层，钻头以压碎、冲击为主，一般采用较高钻压、低转速。钻井参数的合理选择，很大程度上决定了钻头的失效形式。收集班报表和指重表记录，分析所用钻井参数及其变化，根据钻头失效形式确定使用的合理性。 5、泥浆性能喷射钻井要求泥浆具有： 1）低失水、低含砂、适当的切力和PH值，能有效保护井壁、悬浮岩屑； 2）低比重、低粘度，能降低循环系统压力、功率损耗； 3）在低返速下能有效携带岩屑； 4）有良好地剪切稀释特性。地层的地质条件不同，选用泥浆的类型及相关性能不同，影响着钻压、转速、水力参数的配合和钻头的失效形式。泥浆性能是钻头磨损的重要因素，如泥浆含砂对钻头流道冲蚀影响很大。 6、泥浆参数
石油钻井机械培训教材(DOC 53页)
教材：石油钻井机械 （程旭王存喜主编） 一、教学目的、要求 1.熟悉钻机的结构原理。 2.掌握常规钻井基本方法流程。 二、教学重、难点 1.钻机的应用。 2.钻井方法。 三、复习旧课 沟通了解学生校外实习教学心得，畅谈内陆现场石油钻井的工艺流程，加以引导，导入我国常规石油钻机的过去、现在与未来发展。 四、导入新课 石油钻井是一项系统工程，涉及到石油地质、油田化学、岩石力学、钻井机械与工具的现代设计技术，以及电子技术、计算机技术与人工智能等在钻井测量及自动化、智能化钻井方面的应用。 五、讲授新课 第一章钻机概论 第一节钻井工艺对钻机的要求及钻机的特点（一）钻井方法
根据钻探目的，当钻机需要在荒野、沙漠、海滩、沼泽、湖泊、山区、森林等艰苦的地方钻井时，必需拆装搬迁方便。 （三）钻井设备的发展 现代深井转盘钻机装备情况如图1-6所示 截止到目前，国外已研制与应用的新型石油钻机如下。 1．超深井钻机 2．微型钻机 3．顶部驱动钻机4．自动化钻机 5．斜井钻机 6．丛式井钻机 7．移动式钻机 8．沙漠钻机9．直升飞机吊运的钻机 10．封闭式钻机 11．80年代以来钻井设备的新进展 （四）目前国内在用钻机情况 １．钻井方法２．钻井设备的用途３．钻井设备的发展 （五）钻井工艺对钻机的要求 1.具有旋转钻进能力。 2.具有起下钻具的能力。 3.具有清洗井底的能力。 （六）钻机的特点 1.一套钻机就是一套联合机组。 2.钻井作业是不连续的。 3.钻机的工作场所比较特殊。 六、小结 １．钻井方法有几种？ ２．钻井设备有什么用途？ ３．钻井设备发展的现状怎样？ 七、作业
SY 5415—91 牙轮钻头磨损评定方法 1主题内容与适用范围 本标准规定了牙轮钻头磨损类别及分级、特征及代号、测量方法及描述。 本标准适用于石油钻井用牙轮钻头磨损分级。 2磨损类别及分级 2.1牙齿磨损 对于铣齿钻头和镶齿钻头的牙齿磨损，均以旧钻头与新钻头齿高磨损比值和总齿数比值的八分之几的数值来描述钻头牙齿磨损程度。 2.1.1铣齿钻头：是以齿被磨去的高度与新齿高度的比值作为定级依据。齿高磨损比值按（1）式计算： C1=8（H1-H2）/H1 (1) 式中：C1——齿高磨损比值； H1——与磨损牙轮对应齿排新钻头齿高平均数，mm； H2——磨损最严重牙轮上某排齿高的算术平均数，mm； 2.1.2镶齿钻头：是以旧钻头上脱落、折断总齿数与新钻头总齿数（不包括背锥齿）的比值作为定级依据。钻头脱落、折断总齿数比值按2）式计算： C2=8N2/N1 (2) 式中：C2——脱落、折断总齿数比值； N2——旧钻头缺少的齿数，个； N1——新钻头总齿数，个。
2.1.3牙齿磨损分级：牙齿磨损分为8级，见表1。 表1 齿高磨损比值＞0＞1/8＞2/8＞3/8 ＞4/8 ＞5/8＞6/8＞7/8 （掉断齿数比）0≤1/8 ≤2/8≤3/8≤4/8≤5/8≤6/8≤7/8≤8/8 （＞0（＞1（＞2（＞3（＞4 （＞5（＞6（＞7 C1或C2 0≤1）≤2）≤3）≤4）≤5）≤6）≤7）≤8）牙齿磨损分级0 1 2 3 4 5 6 7 8 2.2轴承磨损 对于滚动和滑动轴承的磨损，均以旧钻头已用轴承寿命与该钻头可用轴承寿命的比值的八分之几的数值为轴承磨损定级依据。轴承寿命比值按（3）、（4）式计算： Z=8T2/T1 (3) N B W B T1=( )B1.( )B2.T B (4) N S W S 式中：Z_——轴承寿命比值； T2——在N S和W S下已用去的轴承寿命，h； T1——在N S和W S下的轴承寿命，h； N S——旧钻头实际转速，r/min； W S——旧钻头实际钻压，kN； N B——统计的标准转速，r/min； W B——统计的标准钻压，kN； T B——在N B、W B参数下统计的轴承寿命，h； B1、B1——轴承磨损指数，详见表2。 注：N B、W B、T B的统计方法详见附表A（补充件）。 2.3直径磨损 直径磨损以其磨损的以毫米为单位的整数来表示，O表示直径无
牙轮钻头技术交流内容 江钻技术开发部 一牙轮钻头工作原理与结构简介 二江钻牙轮钻头产品概述 三目前最新个性化产品 四四川油田钻头选型建议 五三牙轮钻头的使用 六国外钻头新技术简介 1
一三牙轮钻头工作原理与结构简介 在石油钻井中，牙轮钻头使用最多，并能适应各种地层的钻井。牙轮与牙齿的运动，也决定牙齿对地层岩石的破碎作用。 （一）三牙轮钻头工作原理 1、钻头的公转 钻头绕自身轴线作顺时针方向旋转的运动叫公转。钻头的公转速度就是转盘或井下动力钻具的旋转速度。钻头公转时，牙轮也绕钻头轴线旋转，牙轮上各排 1
牙齿绕钻头轴线旋转的线速度不同，外排齿的线速度最大。 2、钻头的自转 钻头旋转时，牙轮绕牙掌轴线作反时针旋转的运动叫自转。牙轮的自转速度决定于钻头的公转转速，并与牙齿对井底的作用有关，是岩石对牙齿的吃入破碎作用产生阻力作用的结果，在纯滚动条件下，牙轮自转的转速是钻头公转转速的1.5倍。 3、钻头的纵振（轴向振动）冲击压碎作用 钻头工作时，牙齿与井底的接触是单齿、双齿交替进行的。单齿着地时，牙轮的轮心处于最高位置，双齿着地时轮心下降。轮心位置的变化使钻头沿轴向作上下往复运动，就是钻头的纵向振动，它与牙齿的齿高、齿距等钻头结构参数及岩性有关。软地层振幅小，硬地层振幅大。振动频率与齿数和牙轮转速成正比。 4、钻头的滑动剪切破碎作用 破碎不同类型的岩石，要求钻头有不同的滑动量，滑动量由钻头结构参数决定。软地层钻头滑动量大，硬地层应尽量小或不滑动，避免牙齿早期损坏。但实际钻井中，即使设计的纯滚钻头仍然存在着滑动。 5、钻压对岩石破碎速度的影响 岩石的破碎过程分三个区段：Ⅰ表面破碎阶段、Ⅱ疲劳破碎阶段、Ⅲ体积破碎阶段。如下图左，表面破碎时，钻压远小于岩石硬度；随着钻压增大逐渐接近岩石的硬度，通过牙齿多次对岩石的冲击，使岩石出现微裂纹而产生体积破碎，为疲劳破碎；当钻压达到或超过岩石硬度时，牙齿每次冲击都能使岩石产生体积破碎，为体积破碎。当产生体积破碎时，机械钻速迅速增加。 1
钻头产品知识 一、常用钻头种类 1、概述 (1) 钻头类型： *按结构及工作原理分类: 刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头 *按功能分类: 全面钻进钻头、取芯钻头、扩眼钻头 (2) 钻头尺寸系列: 3-3/4 -- 36 2、钻头的工作指标： 钻头进尺：在钻头寿命内，其钻进的井段长度，单位为m； 钻头工作寿命：在整个使用过程中，钻头在井下的纯钻进时间(包括划眼——在已钻出的井眼内旋转送钻、修整井壁的过程)，单位为h 机械钻速：用钻头的进尺除以纯钻进时间，即单位纯钻进时间的钻头进尺，表示钻头破碎岩石的能力和效率，单位为m／h。 钻头的工作指标： 单位进尺成本—每米钻井成本 二、刮刀钻头 1、刮刀钻头的结构:上钻头体、下钻头体、刀翼、水眼 两刀翼的称作两刮刀钻头 三刀翼的称作三刮刀钻头 四刀翼的称作四刮刀钻头 刮刀钻头刀翼底部形状 a.平底 b. 正阶梯 c. 反阶梯 d. 反锥形 2、工作原理：工作时其刀翼在钻压作用下吃入岩石，并在扭矩作用下剪切破碎岩石。 破岩方式：以刮削、挤压和剪切为主要破岩方式 适用地层：松软地层
3、刮刀钻头的应用： 刮刀钻头制造工艺简单、成本低； 刮刀钻头适用于软地层，钻速快，每米钻进成本低； 刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜； 刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备； 刮刀钻头目前逐渐被PDC钻头取代。 三、三牙轮钻头 1、三牙轮钻头的分类：钢齿（铣齿）三牙轮钻头，镶齿三牙轮钻头 2、三牙轮钻头的工作原理： 牙轮钻头在钻压和钻柱旋转的作用下，牙齿压碎并吃入岩石，同时产生一定的滑动而剪切岩石。当牙轮在井底滚动时，牙轮上的牙齿依次冲击、压入地层，这个作用可以将井底岩石压碎一部分，同时靠牙轮滑动带来的剪切作用削掉牙齿间残留的另一部分岩石，使井底岩石全面破碎，井眼得以延伸。 3、三牙轮钻头在井底的运动 钻头公转：牙轮随钻头一起旋转 钻头自转：牙轮绕牙轮轴线逆时针方向旋转（1.5倍） 钻头的纵振：牙轮在滚动过程，其中心上下波动，使钻头做上下往复运动。原因：单双齿交替接触井底；井底凹凸不平。 牙轮的滑动：牙轮齿相对于井底的滑移，包括径向滑动和切向滑动。原因：超顶和复锥引起切向滑动，移轴引起径向滑动。 4、钻头工作时的受力（受力情况非常复杂）： 纵向静载荷，纵向动载荷，扭矩，侧向力 5、三牙轮钻头对岩石的破碎作用 主要方式——冲击、压碎作用： 纵向振动产生的冲击力和静压力（钻压）一起使牙齿对地层产生冲击、压碎作用，形成体积破碎坑。 辅助方式——滑动、剪切作用： 牙轮牙齿的径向和切向滑动对井底产生剪切作用，破碎齿间岩石。 射流的冲蚀作用： 由喷嘴喷出高速射流对井底岩石产生冲蚀作用，辅助破碎岩石。 6、三牙轮钻头的超顶、复锥和移轴 超顶：牙轮锥顶超过钻头轴线 复锥：包括主锥和副锥，副锥超顶。 移轴：牙轮轴线相对于钻头轴线平移一段距离。偏移值 7、各类型钻头的度要破岩方式： 极软地层—主要靠牙齿压入剪切作用破碎地层—移轴超顶复锥
侧钻工艺技术 严玉中 井下作业公司工程科
侧钻工艺技术 一、侧钻工艺一般流程图 搬家、安装——起原井管柱——通井、洗井——挤灰封堵原射孔井段（或打底灰）——试压——下导斜器打压座封——下铣锥开、修窗口——裸眼钻进（先用转盘钻进20~30米，然后是随钻即下螺杆定向钻进到设计要求的井斜与方位，最后用转盘稳斜钻进到完井深度）——完井电测——下尾管、固井——钻灰塞、测声放——通井、全井试压——甩钻搬家。 侧钻井井身结构示意图如下： 二、侧钻施工所需设备及工具： 1、主车：XJ450修井机装机功率为354KW，最大钩载100吨，一般用做修井，也可用于1500米以内的侧钻井施工。XJ550修井机装
机功率为429KW，一般用于2000米以内的侧钻井施工。XJ650修井机装机功率为485KW，可用于2000多米的侧钻井施工。XJ750修井机装机功率为544KW，属于钻机系例，可用于2200米的钻井施工和2000多米的侧钻井施工。各修井机的主要技术参数详见附表。 2、循环系统：F500或F800泥浆泵及190柴油机；总容积为60~80方泥浆循环罐一套三个（一般分别称为循环罐、贮备罐及加重罐），最低配置有震动筛，除砂器，除泥器、离心机等四级泥浆净化装置，对于有气层的井要配置除气器。另外灌上需要配有泥浆报警器，和泥浆加重漏斗。同时配有8方配液罐一个，1方泥浆处理剂罐1个。 3、钻具：Ф73正扣钻杆，Ф105无磁钻铤或无磁钻杆1根，加重钻杆或承压钻杆10根（一般对深井小井眼侧钻不用钻铤而用加重钻杆来实现加压）。 4、定向工具：有线随钻车一台，1~1.75的弯螺杆2根。 5、其它设备及工具：液压双闸板防喷器一套，节流压井管汇一套，200KW发电机一台，值班房及橱房，生活水罐及其它作业用具等。 6、陆地搬家车辆及费用：815拖车3台拉钻杆及泥浆泵、主车跑道等，卡车14台拉泥浆罐、钻台及板房等，25吨吊车2台，近距离搬家费用约在1~2万元左右。 三、套管开窗侧钻技术 常用的套管开窗技术有两种：磨铣开窗和锻铣开窗侧钻。目前常用的方法是磨铣开窗侧钻。
Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 石油钻井过程的主要危险及控制 措施(2021版)
石油钻井过程的主要危险及控制措施(2021 版) 导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 （一）钻井设备简介 1．概述 钻井设备（简称钻机）是指石油天然气钻井过程中所需各种机械设备的总称。钻机主要部件必须相互配合才能完成钻机起升、循环和旋转的3项主要工作。按按动力设备的不同通常可分为机械传动钻机、电动钻机和复合钻机三种。主要包括以下系统： （1）提升系统：主要作用是用来起、下钻柱（或下套管），以实现钻头的钻进送钻等工作。 （2）旋转系统：主要作用是由动力机组驱动转盘，通过转盘方补心带动方钻杆（钻杆和钻铤）、方钻杆再带着钻头旋转进行钻井。 （3）循环系统：主要作用是钻井过程中，通过动力机组带动泥浆泵来循环钻井流体，经过立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆和钻铤，将泥浆池的泥浆送到钻头处，以实现钻井流体将井底的钻屑带到
地面。 （4）动力设备：主要作用是为驱动绞车、转盘、钻井泵等工作机工作提供动力。 （5）传动系统：主要作用是把发动机的能量传递或分配给各工作机。 （6）控制系统：为了指挥各系统协调地工作，在整套钻机中安装有各种控制设备。 （7）底座：包括钻台底座、机房底座和泥浆底座等。 （8）辅助设备：主要功能是为了正常钻井作业提供配套支撑。 钻机所必须具有的主要设备共7大部件：绞车、井架、天车、游车、水龙头、转盘、钻井泵。 2．钻机辅助设备及工具 （1）发电机。目前，几乎所有电驱动钻机的发电机都用柴油机作动力。 （2）空气压缩机及储气瓶组。几乎所有钻机的联动机上都配有小型空气压缩机和带储气设备的电动空气压缩机，以便给气控制装置、气离合器、气动马达、气动工具等提供气源和动力。 （3）泥浆储存设备。完整的泥浆循环系统通常都有一套泥浆储存
三牙轮钻头的结构及工作原理 在石油钻井作业中，三牙轮钻头是使用最多的，且能适应各种地层的钻头。 1909年世界上出现了第一个牙轮钻头; 1925年出现了自活式牙轮钻头，解决了软地层钻头牙齿间积存岩屑而易产生泥包的问题; 1933年出现了滚动轴承的三牙轮钻头; 1935年牙轴钻头进一步的改进，出现了移轴三牙轮钻头; 1949年开始发展喷射钻井，很快应用到牙轮钻头上来; 1951年使用了镶硬贡合金的钻头，使得钻头在极硬的地层中的使用寿命和钻速都得到提高; 1960年试制成功了密封润滑轴承，使工作时间达到了40~60小时，钻头的进尺提高50%; (一)三牙轮钻头在井底的运动 牙轮钻头在井底工作时的运动状态和受力状态是相当复杂的。要想了解钻头破碎岩石的工作原理之前就必须要了解钻头在井底的运动规律。为了便于从理论上分析工轴钻头的运动规律，在分析之前先做如下的假设：①井底和钻头都是刚性的; ②牙轮与井底接触的母线上压力是均匀分布的; ③钻及牙轮是作等角速旋转的 (二)钻头的冲击、压碎作用 三牙轮钻头在井底工作时，由钻头共振产生牙齿对岩石的冲击、压碎作用，是牙轮钻头破碎岩石的主要方式。钻进时钻头在井底产生共振，使钻柱不断压缩与伸张，下部的钻柱把这种周期性的弹性变形能传递给牙齿，这就是钻头破碎岩石时牙齿冲击压力的来源。 (三)牙齿对地层的剪切作用 为了提高牙轮钻头的破岩效率，除要求牙齿对井底岩石产生压碎、冲击作用外，同时对中硬和软地层来说还要求有一定的剪切作用。剪切作用主要是通过牙轮在井底滚动的同时还要产生轮齿对岩石的相对滑动来实现。在现实的工作中，产生滑动的原因有三个：超顶超顶超顶超顶、复锥复锥复锥复锥和移轴移轴移轴移轴。 1、超顶引起的滑动 超顶牙轮产生的切线方向的滑动，滑动速度的大小与超顶距成正比。在纯滚动点的两侧，其滑动方向是相反的。
三牙轮钻头使用技术 当前油用钻头市场已不再混乱而变得规范有序, 市场竞争向产品差异性和品牌、售后服务的竞争方向发展。市场竟争力两大基石之一, 钻头技术服务的作用将会越来越显著。 一、钻头使用资料收集内容 1、地层岩性 地层的岩性和软硬不同, 岩石破碎机理不同, 造成钻头失效的形式也各异。中国各油田钻井中常见的地层岩性, 其岩石物理机械性质均有测定。根据现场收集的地层岩性及每米岩性钻时记录, 进行地层岩石的硬度、塑性、脆性、研磨性和可钻性分析, 对照钻头的失效形式, 确认钻头选型及使用是否合理。 2、井段位置 在地壳中处于不同位置的岩石, 其岩石的机械性质变化很大。埋藏较深的岩石, 处于多向压缩应力状态, 使岩石孔隙减小, 强度增加。上部井段一般岩石胶结疏松、质软, 钻头转速高、钻压低。下部井段一般岩石质硬、研磨性大, 钻头转速低、钻压高、使用时间长。根据收集的井段位置及每米岩性钻时记录, 分析地层岩石的硬度、塑性、脆性、研磨性和可钻性特点, 对照钻头的失效形式, 确认钻头选型及使用是否合理。 3、井身结构 不同的井身结构, 对钻头的尺寸、型号和使用等均有特殊要求。如造斜钻头一般要求带修边齿或保径结构, 使用要求高转速、低钻压等。收集井身结构及钻头选型、使用参数等资料, 根据钻头失效的形式, 确认钻头选型及使用是否合理。 4、钻井参数 钻压和转速的确定, 既决定着钻头破碎岩石的效率, 又影响到钻头牙齿、轴承的磨损。浅井、软地层, 钻头以剪切作用为主, 一般采用高转速、低钻压。中硬地层, 钻头产生剪切、冲击、压碎综合作用, 一般采用中等转速和中、高钻压。深井、硬地层, 钻头以压碎、冲击为主, 一般采用较高钻压、低转速。