塔河油田PDC钻头泥包原因分析及对策
杜清松1,何 昊2
(1.中石化西北油田分公司监督中心生产办,新疆轮台481600;
2.中石化石油工程西南公司重庆钻井分公司70820XNC井队,新疆轮台481600)
摘 要:塔河油田区块不同,钻头泥包程度不同,钻井中经常遇到钻头被泥包现象,尤其在塔河油田12区、AD区块,上部地层不成岩的软泥易粘附于钻头表面,下部地层中的泥页岩于水化分散,吸附于钻头表面造成钻头泥包;针对这种现象认真分析了原因和提出了相应对策,对塔河油田为避免这种情况,提出了相应的工程、泥浆措施,对于提高机械钻速和缩短钻井周期具有非常重要的意义。
关键词:塔河油田;钻头;泥包;泥浆性能;工程措施
中图分类号:TE242 文献标识码:B 文章编号:1004—5716(2009)03—0107—02
塔河油田上部地层(4000m以上)欠压实,地层胶结不好,下部地层泥岩易水化膨胀,剥落掉块;为提高钻速,减少起下钻次数,防止掉牙轮事故的发生,故选择使用PDC钻头,PDC钻头在使用过程中相比牙轮钻头而言,唯一缺点就自洗能力差、易泥包。在塔河工区的钻井中经常遇到钻头被泥包现象,主要表现在井下的软泥、泥饼、钻屑粘附在钻头或扶正器周围,有的填塞在钻头刀片或牙齿间隙中间,尤其是PDC钻头,泥包表现更突出,产生严重影响机械钻速,在提下钻时增大阻力,容易发生井下抽吸等负作用,造成了极大的不安全隐患。针对塔河油田来说,造成钻头泥包有以下几个方面原因:
(1)地质因素:塔河油田区块不同,钻头泥包程度不同,在塔河油田12区、沙参、雅克拉、AD区块,上部地层不成岩的软泥易粘附于钻头表面,压实后易造成钻头泥包;地层中的泥页岩虽成岩,但易于水化分散,吸附于钻头表面造成钻头泥包;地层渗透率高,在压差作用下,吸附井筒内有害固相及未及时携带出的岩屑,形成虚厚泥饼,起下钻时在PDC钻头下方堆积造成钻头泥包。
(2)工程技术因素:钻进中排量小,不能有效清洗井底及钻头,同时上返速度不足,岩屑在井内滞留时间长,造成重复切削,尤其是中上部(4000m以上)钻速高时尤为严重;在软泥岩地层,钻压过大,地层或钻屑与钻头表面形成直接接触,造成钻头泥包;长裸眼下钻未进行中途循环,从井壁上刮下的泥饼或钻屑则会泥包钻头。钻进中钻压不均匀,使切削齿瞬间切入地层的深度不一致,特别是钻时变慢后,盲目加压,造成泥包。
(3)泥浆性能因素:泥浆抑制性差,无法控制泥页岩的水化分散;固含和粘切过高,钻出的岩屑难于清除,易吸附在钻头表面;泥浆比重偏高,失水大,易形成过厚的粗糙泥饼;润滑性能差、钻头表面无法形成有效的保护膜,钻井液中的劣质固相易吸附在钻头上;坂含高,形成过厚的粗糙泥饼,起下钻易造成钻头泥包。例如,一颗直径100μm的钻屑从井底被携带到地面后,未被清除而留在钻井液中,经过泥浆泵的多次循环和钻头的重复破碎后,就有可能变成12.5万个直径约2μm的小颗粒,严重影响机械钻速。井队固控设备达不到快速钻井要求,尤其是除泥器和除砂器,尽管钻进中开动率达100%,但除砂除泥效果差,由于固控问题导致钻井液密度上升快,粘度增加,失水上升,不能有效的实现钻井液的低粘低切,减弱了相同排量下钻井液对井壁的冲刷;同样,固相的增加和密度的升高为高渗透性砂岩地层形成厚泥饼创造了条件。从而增加了泥包的可能。
(4)钻头选型因素:水眼设计无法满足排屑要求;流道排屑角阻碍了钻屑顺利脱离井底,防泥包技术不过关。
(5)操作水平因素:下钻速度过快,在井壁上不断刮削泥饼或钻屑,极易造成钻头泥包;下钻时遇阻不是接方钻杆循环划眼冲洗钻头,而是下压或下冲,从井壁上刮下的泥饼或钻屑则会泥包钻头;下钻到底时操作方法有误,如果先启动转盘,后启动泵,同样也会造成钻头泥包;在软地层中钻进时,送钻不均匀。
(6)井身质量问题,由于井身质量控制不好,出现严重狗腿情况,造成下钻中钻头在该段贴靠井壁,发生PDC钻头堵水眼,泥包。
(7)其它因素:井内钻具被刺穿等造成循环短路,而未及时发现造成钻头泥包;干钻,由于泵上水不好,甚
701
2009年第3期 西部探矿工程
至是不上水,停泵后还在钻进。
钻头泥包除地质因素不能避免外。其它因素都是可以避免的。所以根据以上情况,结合本地区施工实际,应采取以下措施。
1 下入PDC钻头前维护处理好泥浆性能是预防钻头泥包的重要因素之一
(1)在上部地层(4000m以上)采用低粘、低切、低固含、控制适当失水的钻井液钻进,用好固控设备,加强固相控制,尽量消除劣质固相对钻井液的影响,实现优良的钻井液性能,能有效的预防钻头泥包。粘切过高,钻井液内部结构力强,可能引起泵压过高。
(2)加大钻井液中聚合物、泥页岩抑制剂的含量,提高钻井液的抑制性,减少泥页岩水化分散,提高泥饼质量,现场一般使用DB F-2、KPAM、PM HC等通过抑制粘土水化和塑性变形减少钻头泥包的可能性。
(3)在快速钻井液中加入防泥包剂,增加清洁剂、润滑剂的加量,可以在金属表面形成憎水膜,从而降低甚至清除水化粘土和钻头、扶正器等金属表面的粘附,同时由于润湿反转作用,使钻屑不易凝聚,进一步提高井眼清洁效率。
(4)对高渗砂层,可使用屏蔽暂堵技术,加入QS-2、FD-1、PB-1等,提高滤饼质量,减少渗透性滤失,减少钻头泥包的可能性。
(5)维护处理好钻井液性能,维护强于处理,将任何事故扼杀在摇篮中是最理想的,钻井液性能的调整要做好小型实验,不要盲目处理,使预处理做到心中有数,处理有据。
(6)在易发生泥包现象的井段,维持良好的钻井液流变性能,控制低粘度、低切力、低固相含量、低坂土含量;为控制钻屑的水化分散,必须加足高分子聚合物的含量,充分包被钻屑,必要时还要加入清洁剂或抑制剂等。
(7)选用阳离子悬乳液钻井液体系,通过改变钻井液连续相和电性来提高钻井液的抑制性、润滑性,改善流变性达到防止PDC钻头泥包。
2 工程技术措施
(1)首先做好PDC钻头的选型工作,优选适合地层的钻头,钻头水眼、流道设计、以及防泥包能力、扶正器应利于排屑。
(2)下入PDC钻头之前,应充分循环泥浆,清洗井眼,防止起钻后滞留在井眼内的钻屑继续水化分散;进行短起下钻,对井壁泥饼进行刮削、挤压,将厚泥饼拉薄、压实,尽量保证井眼畅通、消除阻卡;在钻头泥包高发区,如果采用了所有方法也无法避免PDC钻头泥包,那么可以先使用牙轮通一趟井。
(3)下钻时在钻头流道表面涂满黄油,形成一层保护膜,减少钻头与泥浆中的劣质固相直接接触的时间,或者用160目以上筛布把钻头包起来,这样做既便在深井中也是有一定作用的。
(4)下钻时钻头不断刮削井壁,井壁上的泥饼或滞留于井内的钻屑会在钻头下堆积,到一定程度便会压实在钻头上,采用分段循环钻井液,防止堵水眼。
(5)下钻过程中还应适当控制速度,防止钻头突然冲入砂桥,钻进一堆烂泥中;另外如果速度恰当,PDC 钻头会顺着上一只钻头所钻的螺旋形井眼轨道行进,而不是在井壁上划拉下大量泥饼。
(6)每次下钻到底时必须先开泵,尽量提高排量充分冲洗井底和钻头,等排量满足要求后再开转盘。
(7)塔河区块上部坚持用大排量钻进;如果开钻前期排量太小,井壁冲刷不够从而引起环空间隙小导致泵压升高,上部地层由于钻时快,若排量太小,环空岩屑浓度大,清除不及时,对井壁冲刷不够,岩屑会附于井壁上,使得环空间隙减小,泵压会及时升高,以后由于高泵压排量进一步减小,最终导致高泵压及钻时变慢,甚至严重影响机械钻时。甚至在易泥包井段使PDC钻头泥包。这种情况在AD14井钻进中就曾经发生。
(8)软泥岩中钻进,应尽量采用低钻压、高转速、大排量钻进;控制好机械钻速,或增加钻井液循环时间,其目的是为了降低钻井液中的岩屑浓度。
(9)操作要精细,送钻加压一定要均匀,不能忽大忽小。
(10)严禁低于设计排量钻进。在钻进中要加强巡回检查,监控好排量和泵压的变化,如遇泥浆泵上水不好或被刺漏,必须及时修护好后再钻进,有的为盲目抢时间,单泵或小排量钻进,将影响岩屑的携带,甚至发生重复剪切破碎现象,产生的细小岩屑可能泥包钻头,粘附井壁形成虚假泥皮。
(11)如以上措施还未取得效果,可考虑用牙轮钻头过渡,水眼尽量用不同尺寸,以不等速射流保持钻头清洁。
3 小结
因此,预防PDC钻头泥包总的来说,使用优质钻井液,大排量钻进,操作精细。使用PDC钻头有利于快速钻进,但是必须考虑到使用PDC钻头的特殊性,克服使用牙轮钻头操作PDC钻头的惯性思维,认真解决各种不利的影响因素,加强工程、地质、泥浆等各方面的沟通与配合。
801 西部探矿工程 2009年第3期
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
PDC钻头泥包原因分析及处理 PDC钻头的普及使用不仅可以大大减少石油钻井过程中的起下钻次数，还能提高机械钻速，减少建井周期，从而达到了节支降耗的目的。但PDC钻头在使用过程中出现一些问题是不可避免的，比如泥包现象，下面我们就如何解决PDC钻头泥包现象展开讨论。 标签：PDC；泥包；预防；处理 1 PDC钻头泥包的常见现象 ①钻进时进尺明显变慢，或者说钻时明显升高；②增大钻压或减小钻压对钻速无明显影响；③地层变化时对钻速影响不大；④一般情况下泵压略有升高或无明显变化；但有时也会出现高泵压，甚至堵死钻头水眼，阻塞循环通道；⑤钻头牙齿不能有效吃入地层，表现出扭矩变小或扭矩波动范围减小；⑥起下钻出现“拔活塞”现象；⑦短起下钻过后钻速明显变慢，继续钻进可能会逐渐恢复原钻速而泥包解除，或者继续变慢造成严重泥包致无法钻进；⑧钻井中发生钻具刺漏、循环出现短路，处理完后钻速明显变慢。 2 造成PDC钻头泥包的原因 ①地质因素：所钻地层为上部不成岩的软泥，极易粘帖于钻头表层，压实后造成钻头泥包；地层中的泥页岩虽成岩，但易于水化分散，使井眼内泥质或固相含量大增，吸附于钻头表面造成钻头泥包；或者地层中含有分散状石膏，造成泥浆污染后，泥浆中的有害固相难于清除，使钻头被泥包的机率大增；地层渗透率高，在压差作用下，吸附井筒内有害固相及未及时携带出的岩屑，形成厚泥饼，起下钻时在PDC钻头下方堆积造成钻头泥包。 ②泥浆性能因素：泥浆抑制性差，无法控制泥页岩的水化分散；固相含量和粘切过高，钻出的岩屑难于清除，易吸附在钻头表面，如果使用的是无固相钻井液，钻头是绝对不会发生泥包的；泥浆比重偏高，失水大，易形成过厚的粗糙泥饼；润滑性能差、钻头表面无法形成有效的保护膜，钻井液中的劣质固相易吸附在钻头上。 ③工程技术因素：钻进中排量小，不能有效清洗井底及钻头，同时上返速度不足，岩屑在井内滞留時间长，粘附于井壁形成厚泥饼，尤其是中上部钻速高时更为严重；在软泥岩地层，钻压过大，地层或钻屑与钻头表面形成直接接触，造成钻头泥包；长裸眼下钻未进行中途循环，从井壁上刮下的泥饼或钻屑则会泥包钻头。 ④钻头选型因素：水眼设计无法满足排屑要求；流道排屑角阻碍了钻屑顺利脱离井底。
1、钻进时进尺明显变慢，或者说钻时明显升高； 2、增大钻压或减小钻压对钻速无明显影响；2、泥浆性能因素：泥浆抑制性差，无法控制泥页岩的水化分散；固相含量和粘切过高，钻出的岩屑难于清除，易吸附在钻头表面，如果使用的是无固相钻井液，钻头是绝对不会发生泥包的；泥浆比重偏高，失水大，易形成过厚的粗糙泥饼；润滑性能差、钻头表面无法形成有效的保护膜，钻井液中的劣质固相易吸附在钻头上。 3、地层变化时对钻速影响不大； 4、一般情况下泵压略有升高或无明显变化；但有时也会出现高泵压，甚至堵死钻头水眼，阻塞循环通道； 5、钻头牙齿不能有效吃入地层，表现出扭矩变小或扭矩波动范围减小； 6、起下钻出现“拔活塞”现象； 7、短起下钻过后钻速明显变慢，继续钻进可能会逐渐恢复原钻速而泥包解除,或者继续变慢造成严重泥包致无法钻进； 8、钻井中发生钻具刺漏、循环出现短路，处理完后钻速明显变慢。 造成牙轮钻头泥包的原因3、工程技术因素：钻进中排量小，不能有效清洗井底及钻头，同时上返速度不足，岩屑在井内滞留时间长，粘附于井壁形成厚泥饼，尤其是中上部钻速高时更为严重；在软泥岩地层，钻压过大，地层或钻屑与钻头表面形成直接接触，造成钻头泥包；长裸眼下钻未进行中途循环，从井壁上刮下的泥饼或钻屑则会泥包钻头。 1、地质因素：所钻地层为上部不成岩的软泥，极易粘帖于牙轮钻头表层，压实后造成钻头泥包；地层中的泥页岩虽成岩，但易于水化分散，使井眼内泥质或固相含量大增，吸附于钻头表面造成钻头泥包；或者地层中含有分散状石膏，造成泥浆污染后，泥浆中的有害固相难于清除，使钻头被泥包的机率大增；地层渗透率高，在压差作用下，吸附井筒内有害固相及未及时携带出的岩屑，形成厚泥饼，起下钻时在PDC 钻头下方堆积造成钻头泥包。 4、钻头选型因素：水眼设计无法满足排屑要求；流道排屑角阻碍了钻屑顺利脱离井底。 5、操作水平因素：下钻速度过快，牙轮钻头不是在顺着螺旋型轨道向下滑行，而是在井壁上不断刮削泥饼或钻屑，极易造成钻头泥包；下钻时遇阻不是接方钻杆循环划眼冲洗钻头，而是下压或下冲，从井壁上刮下的泥饼或钻屑则会泥包钻头；下钻到底时操作方法有误，如果先启动转盘，后启动泵，同样也会造成钻头泥包；在软地层中钻进时，送钻不均匀。 一、造成牙轮钻头泥包的原因 1、地质因素：所钻地层为上部不成岩的软泥，极易粘帖于钻头表层，压实后造成钻头泥包；地层中的泥页岩虽成岩，但易于水化分散，使井眼内泥质或固相含量大增，吸附于钻头表面造成钻头泥包；或者地层中含有分散状石膏，造成泥浆污染后，泥浆中的有害固相难于清除，使钻头被泥包的机率大增；地层渗透率高，在压差作用下，吸附井筒内有害固相及未及时携带出的岩屑，形成厚泥饼，起下钻时在PDC钻头下方堆积造成钻头泥包。 2、泥浆性能因素：泥浆抑制性差，无法控制泥页岩的水化分散；固相含量和粘切过高，钻出的岩屑难于清除，易吸附在钻头表面，如果使用的是无固相钻井液，钻头是绝对不会发生泥包的；泥浆比重偏高，失水大，易形成过厚的粗糙泥饼；润滑性能差、钻头表面无法形成有效的保护膜，钻井液中的劣质固相易吸附在钻头上。 3、工程技术因素：钻进中排量小，不能有效清洗井底及钻头，同时上返速度不足，岩屑在井内滞留时间长，粘附于井壁形成厚泥饼，尤其是中上部钻速高时更为严重；在软泥岩地层，钻压过大，地层或钻屑与钻头表面形成直接接触，造成钻头泥包；长裸眼下钻未进行中途循环，从井壁上刮下的泥饼或钻屑则会泥包钻头。 4、钻头选型因素：水眼设计无法满足排屑要求；流道排屑角阻碍了钻屑顺利脱离井底。
三牙轮钻头是应用最广泛的钻井钻头（https://www.doczj.com/doc/864673186.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
塔河油田PDC钻头泥包原因分析及对策 杜清松1,何 昊2 (1.中石化西北油田分公司监督中心生产办,新疆轮台481600; 2.中石化石油工程西南公司重庆钻井分公司70820XNC井队,新疆轮台481600) 摘 要:塔河油田区块不同,钻头泥包程度不同,钻井中经常遇到钻头被泥包现象,尤其在塔河油田12区、AD区块,上部地层不成岩的软泥易粘附于钻头表面,下部地层中的泥页岩于水化分散,吸附于钻头表面造成钻头泥包;针对这种现象认真分析了原因和提出了相应对策,对塔河油田为避免这种情况,提出了相应的工程、泥浆措施,对于提高机械钻速和缩短钻井周期具有非常重要的意义。 关键词:塔河油田;钻头;泥包;泥浆性能;工程措施 中图分类号:TE242 文献标识码:B 文章编号:1004—5716(2009)03—0107—02 塔河油田上部地层(4000m以上)欠压实,地层胶结不好,下部地层泥岩易水化膨胀,剥落掉块;为提高钻速,减少起下钻次数,防止掉牙轮事故的发生,故选择使用PDC钻头,PDC钻头在使用过程中相比牙轮钻头而言,唯一缺点就自洗能力差、易泥包。在塔河工区的钻井中经常遇到钻头被泥包现象,主要表现在井下的软泥、泥饼、钻屑粘附在钻头或扶正器周围,有的填塞在钻头刀片或牙齿间隙中间,尤其是PDC钻头,泥包表现更突出,产生严重影响机械钻速,在提下钻时增大阻力,容易发生井下抽吸等负作用,造成了极大的不安全隐患。针对塔河油田来说,造成钻头泥包有以下几个方面原因: (1)地质因素:塔河油田区块不同,钻头泥包程度不同,在塔河油田12区、沙参、雅克拉、AD区块,上部地层不成岩的软泥易粘附于钻头表面,压实后易造成钻头泥包;地层中的泥页岩虽成岩,但易于水化分散,吸附于钻头表面造成钻头泥包;地层渗透率高,在压差作用下,吸附井筒内有害固相及未及时携带出的岩屑,形成虚厚泥饼,起下钻时在PDC钻头下方堆积造成钻头泥包。 (2)工程技术因素:钻进中排量小,不能有效清洗井底及钻头,同时上返速度不足,岩屑在井内滞留时间长,造成重复切削,尤其是中上部(4000m以上)钻速高时尤为严重;在软泥岩地层,钻压过大,地层或钻屑与钻头表面形成直接接触,造成钻头泥包;长裸眼下钻未进行中途循环,从井壁上刮下的泥饼或钻屑则会泥包钻头。钻进中钻压不均匀,使切削齿瞬间切入地层的深度不一致,特别是钻时变慢后,盲目加压,造成泥包。 (3)泥浆性能因素:泥浆抑制性差,无法控制泥页岩的水化分散;固含和粘切过高,钻出的岩屑难于清除,易吸附在钻头表面;泥浆比重偏高,失水大,易形成过厚的粗糙泥饼;润滑性能差、钻头表面无法形成有效的保护膜,钻井液中的劣质固相易吸附在钻头上;坂含高,形成过厚的粗糙泥饼,起下钻易造成钻头泥包。例如,一颗直径100μm的钻屑从井底被携带到地面后,未被清除而留在钻井液中,经过泥浆泵的多次循环和钻头的重复破碎后,就有可能变成12.5万个直径约2μm的小颗粒,严重影响机械钻速。井队固控设备达不到快速钻井要求,尤其是除泥器和除砂器,尽管钻进中开动率达100%,但除砂除泥效果差,由于固控问题导致钻井液密度上升快,粘度增加,失水上升,不能有效的实现钻井液的低粘低切,减弱了相同排量下钻井液对井壁的冲刷;同样,固相的增加和密度的升高为高渗透性砂岩地层形成厚泥饼创造了条件。从而增加了泥包的可能。 (4)钻头选型因素:水眼设计无法满足排屑要求;流道排屑角阻碍了钻屑顺利脱离井底,防泥包技术不过关。 (5)操作水平因素:下钻速度过快,在井壁上不断刮削泥饼或钻屑,极易造成钻头泥包;下钻时遇阻不是接方钻杆循环划眼冲洗钻头,而是下压或下冲,从井壁上刮下的泥饼或钻屑则会泥包钻头;下钻到底时操作方法有误,如果先启动转盘,后启动泵,同样也会造成钻头泥包;在软地层中钻进时,送钻不均匀。 (6)井身质量问题,由于井身质量控制不好,出现严重狗腿情况,造成下钻中钻头在该段贴靠井壁,发生PDC钻头堵水眼,泥包。 (7)其它因素:井内钻具被刺穿等造成循环短路,而未及时发现造成钻头泥包;干钻,由于泵上水不好,甚 701 2009年第3期 西部探矿工程
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。
解决影响现场PDC钻头使用存在问题的应对措施 1、钻头泥包问题：往往主要是由于泥浆中固相含量过高、钻井液排量小不能有效清洗钻头、地层本身胶质泥岩含量大易粘附钻头所致。一般发生在泥浆刚转换后2-3小时、双石层钻进过程中及更换钻头到底1小时左右，PDC钻头在入井前卸去所有钻头水眼，导致水眼流速过低而堵水眼，造成泥包刀翼。 处理的办法是在转换和处理泥浆时控制分散不好的白土和璜化沥青加量，钻进中及时开动固控设备清除泥浆中微小有害固相颗粒含量，更换PDC钻头下钻中途要大排量循环及时清除下钻粘附钻头的泥巴，到底后尽可能先大排量循环几分钟后再钻进，把握好这几个关键环节可有效防止PDC钻头泥包。值得注意的是技术人员要正确认识立管泵压由循环压力和喷嘴压降组成，只要喷嘴压降为零，就是再装多大水眼也不影响立压。因此通过卸去眼，不但改变不了立压，还往往容易造成PDC钻头泥包。 2、尽快摸索掌握各区块定向井轨迹控制规律，优化钻具结构，尽可能减少中途调整方位和井斜而引起PDC使用不到家，如果需要在可钻性较差的下部井段采用复合钻进，使用耐磨性好的高端PDC钻头，可以提高PDC钻头的使用效果，提高钻井速度。 PDC钻头泥包的常见现象 一、PDC钻头泥包的常见现象1、钻进时进尺明显变慢，或者说钻时明显升高；2、增大钻压或减小钻压对钻速无明显影响；3、地层变化时对钻
速影响不大；4、一般情况下泵压略有升高或无明显变化；但有时也会出现高泵压，甚至堵死钻头水眼，阻塞循环通道；5、钻头牙齿不能有效吃入地层，表现出扭矩变小或扭矩波动范围减小；6、起下钻出现“拔活塞”现象； 7、短起下钻过后钻速明显变慢，继续钻进可能会逐渐恢复原钻速而泥包解除,或者继续变慢造成严重泥包致无法钻进；8、钻井中发生钻具刺漏、循环出现短路，处理完后钻速明显变慢。 二、造成PDC钻头泥包的原因 1、地质因素：所钻地层为上部不成岩的软泥，极易粘帖于钻头表层，压实后造成钻头泥包；地层中的泥页岩虽成岩，但易于水化分散，使井眼内泥质或固相含量大增，吸附于钻头表面造成钻头泥包；或者地层中含有分散状石膏，造成泥浆污染后，泥浆中的有害固相难于清除，使钻头被泥包的机率大增；地层渗透率高，在压差作用下，吸附井筒内有害固相及未及时携带出的岩屑，形成厚泥饼，起下钻时在PDC钻头下方堆积造成钻头泥包。 2、泥浆性能因素：泥浆抑制性差，无法控制泥页岩的水化分散；固相含量和粘切过高，钻出的岩屑难于清除，易吸附在钻头表面，如果使用的是无固相钻井液，钻头是绝对不会发生泥包的；泥浆比重偏高，失水大，易形成过厚的粗糙泥饼；润滑性能差、钻头表面无法形成有效的保护膜，钻井液中的劣质固相易吸附在钻头上。 3、工程技术因素：钻进中排量小，不能有效清洗井底及钻头，同时上返速度不足，岩屑在井内滞留时间长，粘附于井壁形成厚泥饼，尤其是中上部钻速高时更为严重；在软泥岩地层，钻压过大，地层或钻屑与钻头表面形成直接接触，造成钻头泥包；长裸眼下钻未进行中途循环，从井壁上
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。
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
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
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。
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。
技术员分级考试题（钻头使用+井口装置） 1、选择刀翼式PDC时，主要根据地层的可钻性来选择PDC钻头的刀翼数量，并确定相应的钻头型号，当地层可钻性高时，选择PDC钻头的刀翼数要（少），反之，当地层可钻性差时，选择PDC钻头的刀翼数要（多）。 刀翼式PDC钻头，要有足够的钻头压降才能获得较高机械钻速，但在组合喷嘴时，一定要考虑和安排好每个喷嘴的水功率分配，对于主刀翼前的喷嘴要求（加大）其水功率的分配。直径小于或等于∮的三牙轮钻头，选择三个喷嘴直径的比是（1：）。 深部地层由于地层岩性较硬，地温较高，使用牙轮钻头钻进时，为了提高机械钻速，在选择钻井参数时，主要提高（钻压）有利于提高机械钻速。 江汉钻头厂生产的216mmHAT127三牙轮钻头,字母H代表（滑动轴承），字母A代表（橡胶密封），字母T代表（特别保径）；216mmHJT517GL三牙轮钻头, 字母J代表（金属轴承），字母G代表（掌背强化），字母L代表（掌背扶正块）。 牙轮钻头在刚下钻到底后，应先使用（低钻压）、（低转速），（磨合）20-30分钟，方可逐步提高（钻压）、（转速）至正常参数进行钻进。 使用牙轮钻头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。 常用的PDC钻头的复合片直径有（13）mm、（16）mm、（19）mm三种，他们各自适用的范围为（深）层、（中深）层、（浅）层。 9、使用PDC钻头时，应在钻头接触井底后，先以（低钻压）、（低转速）进行井底（造型）米左右，再选择适当的参数进行钻进。 10、钻头起出井口后，技术人员应对钻头的使用情况进行检查，特别是要对钻头的（外径）进行丈量， 11、使用外卡瓦式套管头时，下表层套管固井后，计算表层套管的切割高度，应确保封井器四通上的（内防喷管线）平直伸出井架底座。 12、下套管前，技术人员应检查套管头锥挂顶丝是否已（外旋）到位，在卸连顶节时，应先将已（外旋）的套管头锥挂顶丝（内旋）到位并上紧，防止在卸连顶节时将下部套管倒开。 13、在使用试压塞对封井器试压结束后，应（缓慢）将试压塞上提出封井器腔体，防止因上提速度过快，掛碰封井器造成井口损坏。 14、使用内卡瓦式套管头的井，在下套管作业时应考虑在井口的两根套管上夹放（套管扶正器），防止因水泥浆上返至井口同时井口套管偏斜而无法座如套管卡瓦。 15、使用双层三卡瓦式套管头，在完井座入内卡瓦后切割套管时，套管预留高度应高出该层套管头法兰面的(17)cm。 16、在安装套管头内卡瓦时，应对套管上提后再座入内卡瓦，上提套管的原则为：上提吨位应大于套管（自由段）悬重50KN，这样既保证了能将套管卡瓦的密封胶圈压开起到密封作用，又可将（自由段）的套管拉直来保护套管。 17、使用双层三卡瓦式套管头，下入表层套管后的安装步骤。 ①下表层套管固井后，计算表层套管的切割高度，确保封井器四通上的内防喷管线平直伸出井架底座。 ②割断表层套管高出部分，并将套管端口内外圆倒钝。套入套管并测量水平后拧紧底部卡瓦的上紧螺栓。 ③应先对密封处进行注脂再进行试压，并对卡瓦的卡紧进行上提30t的检查。 ④在套管头上安装钻井四通、防喷器组。
三牙轮钻头水眼 双击自动滚屏发布者：admin 发布时间：2011-11-16 阅读：1342次【字体：大中小】 三牙轮钻头水眼是在钻头体的适当位置开出的孔道，与钻头体内腔流道相连通，构成了钻井液由钻杆内部进入井底的通路．普通(非喷射式)钻头的水眼，仅是在钻头体的适当位置开孔并焊上水眼套，而适合喷射钻井需要的钻头即喷射式钻头，则要在水眼处安装硬质合金喷嘴，且对水眼有关的钻头结构有特殊的要求，即：钻头体内腔流道应使钻井液流动时阻力最小；喷嘴形状应有较好的射流特性(流量系数大、等速核长)；可以根据水力设计要求，方便地选用和更换喷嘴；水眼的布置(喷射方向、水眼位置的高低、数量等)要有利于清除岩屑． 喷射式钻头所用的喷嘴，在钻头工作后可拆下重复使用，通常采用卡簧挡圈式或压帽将其固定在三牙轮钻头体上，并用O形圈进行径向或端面密封，以防止钻井液从水眼与喷嘴间隙流过时刺坏钻头体使喷嘴落井。喷射式钻头与普通钻头的区别，主要在于它的喷嘴特别讲究。钻井液通过它的喷嘴以后能形成喷射钻井所需要的钻井液射流。对于喷射钻井来说，要求射流具有较小的扩散角和较长的等速核长度，以及
较高的射流水力参数，而影响上述参数的主要因素是喷嘴的结构及衡量能量转换效率的喷嘴流量系数。 实验证明，不同结构的喷嘴，不仅流量系数不同，而且它们形成的射流的扩散角和等速核长度也不同。所谓喷嘴结构，主要包括喷嘴的流道形状、喷嘴高度和喷嘴直径。目前国内外常用的几种高效能喷嘴分别为；椭圆进口喷嘴、圆弧进口喷嘴、双圆弧进口喷嘴、锥形流道喷嘴、流线形喷嘴及等变速形喷嘴。这些喷嘴的结构设计参数及水力特性参数(扩散角、等速核长度、流量系数)可由文献中查得。 近年来，随着钻井技术的进步和对高效能水力能量对钻井速度的有效作用的认识提高，高效能喷嘴的开发和应用，为提高钻井速度带来了明显的效果．如“加长喷嘴”加强了等速核对井底的有效作用，“空化射流喷嘴”通过产生脉冲射流提高射流破岩能力等。 文章源于：富良三牙轮钻头公司转载请注明： https://www.doczj.com/doc/864673186.html,
牙轮钻机工作原理及结构特征双击自动滚屏 一、牙轮钻机的工作原理 牙轮钻机钻孔时，依靠加压、回转机构通过钻杆，对牙轮钻头提供足够大的轴压力和回转扭矩，牙轮钻头在岩石上同时钻进和回转，对岩石产生静压力和冲击动压力作用。牙轮在孔底滚动中连续地挤压、切削冲击破碎岩石；有一定压力和流量流速的压缩空气，经钻杆内腔从钻头喷嘴喷出，将岩渣从孔底沿钻杆和孔壁的环形空间不断地吹至孔外，直至形成所需孔深的钻孔。 二、牙轮钻机的主要结构特征 1、钻具 牙轮钻机钻具主要有牙轮钻头、钻杆和稳杆器。 1）牙轮钻头。牙轮钻具工作原理： 钻机通过钻杆给钻头施加足够大的轴压力和回转扭矩，牙轮钻头转动时，各牙轮又绕自身轴滚动，滚动的方向与钻头转动方向相反。牙轮齿在加压滚动过程中，对岩石产生碾压作用；由于牙轮齿以单齿和双齿交替地接触岩石，当单齿着地时牙轮轴心高，而双齿着地时轴心低，如此反复进行，使岩石受到周期性冲击作用；又由于牙轮的超顶、退轴（3个牙轮的锥顶与钻头中心不重合）、移动（3个牙轮的轴线不交于钻头中心线）和牙轮的复锥形状、使牙轮在孔底工作时还产生一定的滑动，对岩石产生切削作用。因此，牙轮钻头破碎岩石实际上是冲击、碾压和切削的复合作用。 （1）牙轮钻头的分类与基本结构。牙轮钻头按牙轮的数目分，有单牙轮、双牙轮、三牙轮及多牙轮的钻头。单牙轮及双牙轮钻头多用于直径小于150mm 的软岩钻进。多牙轮钻头多用于炮孔直径180mm以上岩心钻进，矿山主要使用三牙轮钻头，三牙轮钻头又可分为压缩空气排渣风冷式及储油密封式两种。压气排渣风冷式牙轮钻头（简称压气式钻头）是用压缩空气排除岩渣的。此种钻头使用于露天矿的钻孔作业。通常钻凿炮孔直径为150～445mm，孔深在20m 以下。