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。
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。经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, 经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。经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。经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。
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/a418414279.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/a418414279.html,/tags.html?qx 买卖废品废料，再生料就上变宝网，什么废料都有！
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。
Φ311.15FS系列PDC钻头在彩南探井的选型与应用科技成果报告 钻井四公司
2007年11月25日 Φ311.15FS系列PDC钻头在彩南探井的选型与应用彩南探井地处准噶尔盆地东部五彩湾凹陷构造，临近彩南油田开发区、五彩湾气田，地表为戈壁黄泥滩。主要探明古生界石炭系（巴塔玛依内山组）的含油气情况。该构造地层较全，自下而上从石炭系（C2b）到吐古鲁群，地层分层及岩性见下表：
今年钻井四公司在该构造承钻彩54、彩55井两口预探井，为提高二开段Φ311.15井眼的钻井速度，加快油气勘探的步伐，根据地层岩性认真开展了Φ311.15FS系列PDC钻头的选型与应用，取得了一定的效果。 一、邻井牙轮钻头的使用情况 彩201井钻头使用概况 彩202井钻头使用概况
彩51井钻头使用概况 根据以上的统计表可以看出，侏罗系至二叠系地层，牙轮钻头的平均机械钻速只有3-4米/小时，由于牙轮钻头机械钻速慢严重地影响了钻井的周期。 二、彩54、彩55井Φ311.15FS系列PDC钻头的选型与应用 根据两口井邻井的实钻地层的岩性情况，经分析研究PDC钻头选型如下：
1.考虑到白垩系吐谷鲁群底部有砾石层，必须用牙轮钻穿砾石层后，再下PDC钻头，从石树沟地层到八道湾底部以上地层岩性发育较疏松，大多为泥岩及泥质粉砂岩，可选Φ311.15FS2463或Φ311.15FS2563BG。 2.PDC钻头钻到八道湾底部砾石层根据钻时的变化及时提钻，防止砾石层损坏PDC钻头，再用牙轮钻头钻穿砾石层后进入克拉玛依组20m左右，再下PDC钻头，考虑到三叠系－二叠系地层岩性较致密，且砂质泥岩、粉砂岩、砂砾岩互层多，可选Φ311.15FS2563BG 钻头，进入平地泉组中下部根据钻时可考虑Φ311.15FM3643Z钻头。 3.彩54、彩55井PDC钻头的实际使用情况和主要技术措施： 1）两口井PDC钻头使用及取得的技术指标 2）PDC钻头使用的主要技术措施 ①钻井排量：Φ160缸套双泵排量50—55 l/s，有利钻头的清
三牙轮钻头是应用最广泛的钻井钻头（https://www.doczj.com/doc/a418414279.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。
钻头类型定性选择原则 （1）根据地层条件、钻井方式、井眼轨迹控制要求、井眼尺寸以及地质要求选择合适的钻头类型。 （2）在多种类型钻头都适宜的情况下，要选择机械钻速高、寿命长、安全性好的钻头。 （3）在软至中硬地层，PDC钻头和牙轮钻头都可选用； 如果地层均质，应尽量选用PDC钻头。因为PDC钻头机械钻速高，安全可靠。 如果地层破碎，软硬变化频繁夹层多，应该选用牙轮钻头。因为在这样的地层，PDC钻头易发生冲击破坏，影响钻头使用效果。 2.3牙轮钻头选型原则 牙轮钻头的设计参数（包括齿高、齿距、齿宽、移轴距、牙轮布置等等），是根据不 同地层的需要设计的，因此应根据不同的地层选用不同的钻头。 （1）地层的软硬层度和研磨性 地层的岩性和软硬不同，对钻头的要求及破碎机理也不同。软地层应选择兼有 移轴、超顶、复锥三种结构，牙轮齿形较大、较尖，齿数较少的铣齿或镶齿钻 头，以充分发挥钻头的剪切破岩作用；随着岩石硬度增大，选择钻头的上诉三 种结构值相应减少，牙齿也要减短加密。 研磨性地层会使牙齿过快磨损，机械钻速迅速降低，钻头进尺少，特别容易磨 损钻头的保径齿、背锥以及牙掌的掌尖，使钻头直径磨小，更严重的是会使轴 承外漏、轴承密封失效，加速钻头损坏。因此，钻研磨性地层，应该选用有保 径齿的镶齿钻头。 （2）井深 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，应选用较高总进尺（钻头寿命长）的 钻头。 （3）地层的自然造斜性能 在易斜地层钻进时，地层因素是造成井斜的客观原因，而下部钻柱的弯曲以及 钻头的选型不当则是造成井斜的技术因素。
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。
一、江钻油用牙轮钻头型号介绍 1、钻头直径代号：用数字(整数或分数)表示，其数字表示钻头直径英寸数。 2、钻头系列代号：对于三牙轮钻头，按其轴承及密封结构主要特征，分为9 个标准系列和一个"王者之风"E系列钻头新产品。除轴承和密封外，钻头结构上比较大的改进作为特殊结构，标准系列与特殊结构或特殊结构的组合组成特殊系列。对于单牙轮钻头，钻头系列代号以“Y×”表示，“Y”指一个牙轮，“×”为设计编号，代表不同的钻头设计特征。 油用钻头系列主要有以下标准系列和新品E系列：
3、钻头分类号：分类号采用SPE/IADC 23937的规定，由三位数字组成，首位数为切削结构类别及地层系列号，第二位为地层分级号，末位数为钻头结构特征代号。 4、钻头附加结构特征代号：为了满足钻井及地层的某些特殊需要，钻头需改进或加强时，则在分类号后加附加结构特征，采用1个或多个字母表示。钻头附加结构特征代号见下表： 示例：8 1/2HJT537GL钻头 8 1/2 ：钻头直径为8.5英寸(即215.9mm)； HJT：滑动轴承金属密封、特别保径； 537：低抗压强度，软至中地层镶齿钻头； G：掌背强化； L：掌背扶正块。 油用浅井牙轮钻头
油用浅井牙轮钻头由上海江钻生产，钻头品种齐全，现有从8 1/2″ --26″的3个标准系列的近200个品种，其中8 1/2″--12 1/4″适用于2000米以上浅部地层，13 5/8″--26″可适用于极软到极硬的各类不同地层。 油用浅井牙轮钻头型号介绍 1、钻头直径代号：用数字（整数或分数）表示，其数字表示钻头直径英寸数。 2、钻头系列代号：对于三牙轮钻头，按其轴承及密封结构主要特征，分为3个标准系列。除轴承和密封外，钻头结构上比较大的改进作为特殊结构，标准系列与特殊结构或特殊结构的组合组成特殊系列。 油用浅井牙轮钻头系列： 江汉三牙轮钻头结构特点如下表：
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
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
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。
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。
南昌市港口大道第二合同段（K2+071～K3+392,1.321km） 钻机选型 专项施工方案 编制： 复核： 审核： 中铁四局集团有限公司南昌市港口大道第2合同段项目经理部
二〇一三年七月
目录 一、编制依据及编制原则 (4) 1、编制依据 (4) 2、编制目的 (4) 3、工程概况 (4) 4、水文地质 (4) 二、钻机方案比选 (4) 2．1 冲击钻 (5) 2．2 回转钻机 (5) 2．3 冲击反循环钻机 (5) 2．4 旋挖钻机 (6) 三、钻机的技术经济分析与比选 (6) 3．1 地层适应性的应用比选 (6) 3．2 各类钻机经济性及综合性能的比选 (7) 四、钻机配置比例 (9) 钻机选型专项施工方案
一、编制依据及编制原则 1、编制依据 1.业主初步施工策划 2.南昌市港口大道2标施工图； 3.施工地的气候、交通、能源、环境、工程地质和水文条件； 4.《混凝土结构设计规范》GB50010-2010； 5.《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011； 6.《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ2-2008； 7、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011； 8、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008； 2、编制目的 钻孔灌注桩施工中成孔设备的选择是比较关键的环节，钻机的选择是否得当，决定了整个桩基础工程的盈利指标，因此我标段对钻孔机械的比选尤为重要。通过对几种常用钻孔机械的技术特点概括、地层适应性分析以及技术经济阐述来确定适合我标段的钻机型号。 3、工程概况 我标段位于南昌市北城区“十横十纵”干线性规划道路中南北向道路，南起洪都大桥北至福银高速七里岗互通。我标段位于南昌市裘家码头与梅林大道之间，经双港码头、顺发码头，跨幸福前港至标段尾。自主线桥53#墩至95#墩（ K2+071～K3+392）总计1.321km。道路等级：干线性主干道。主路采用高架桥形式宽32.5m，设计行车速度80Km/h（双向6～8车道），地面辅路在高架桥下布置宽55m，设计行车速40 Km/h(双向6车道）。梅林大道前高架快速路设一对上下匝道接规划机场路，过梅林大道路口后高架快速路设一对上下匝道连接地面辅路。 主线桥钻孔灌注桩共388根，梅林匝道桩基152根，总计540.桩径1.0m：332根，桩径1.2m：72根，桩径1.5m：96根，桩径1.8m：40根，合计18703延米。计划工期2013年6月到2015年6月。 4水文地质 （1）赣江冲积平原区：属赣江冲积平原Ⅰ级阶地，地势平坦开阔，以冲积作用为主，地面高程为17.20～21.78米。 （2）据地勘显示，我标段多为中风化千枚岩，局部为微风化千枚岩。上部多为杂填土、粘土及粉质粘土。 二、钻机方案比选 钻孔灌注桩不受地下水位影响，可以穿越各种土质复杂或软硬变化较大的地层(如各类砂土、粘性土、碎砾石土、卵石层、风化岩及多夹层的岩
三牙轮钻头使用技术及钻井工艺 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、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。