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）常规钻具组合。钻头+配合接头+钻铤+配合接头+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。 （2）满眼钻具组合。钻头+1号钻头稳定器(1—3个)+短钻铤+2号稳定器(挡板)+无磁钻铤1。2根+3号稳定器+大钻铤1根+4号稳定器+钻铤+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。 （3）钟摆钻具组合。钻头+钻铤(易斜地层选用大钻铤或加重钻铤)+稳定器+钻铤+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。直井中所用钟摆钻具组合一般为钻头+钻铤1—3根+稳定器+钻铤+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆；吊打钻井的钻具组合一般为钻头+钻铤2柱+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。 （4）塔式钻具组合。钻头+大尺寸钻铤1柱+中尺寸钻铤2柱+小尺寸钻铤3柱+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。 （5）定向井各井段钻具组合。①造斜段钻具组合。钻头+井下动力钻具+弯接头+无磁钻铤+钻铤+震击器+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。②增斜段钻具组合。钻头+稳定器(挡板)+无磁钻铤1～2根+稳定器+钻铤1根+稳定器+钻铤+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。③稳斜段钻具组合。稳斜段采用满眼钻具组合。④降斜段钻具组合。钻头+无磁钻铤1。2根+稳定器+钻铤1根+稳定器+钻铤1根+稳定器+钻铤+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。⑤水平段钻具组合。钻头+钻头稳定器+无磁钻铤1根+稳定器+无磁承压钻杆2根+斜坡钻杆+加重钻杆+随钻震击器+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。（6）打捞钻具组合。卡瓦打捞矛(简)、内外螺纹锥等打捞工具的钻具组合一般为打捞工具+安全接头+下击器+钻铤+钻杆。随钻打捞工具的钻具组合一般为：钻头+随钻打捞杯(打捞篮)+钻铤1柱+钻杆。
一、常规钻井（直井）钻具组合： BIT钻头；DC钻铤；SDC 螺旋钻铤；LZ螺杆钻具；SJ双向减震器；DP钻杆；HWOP 加重钻杆；STB或LF钻具稳定器；LB随钻打捞杯；DJ震击器； 1、塔式钻具组合： Φ×0.50m+Φ229mmDC×27.24m +Φ203mmDC×54.94m+Φ165mmDC×54.51m+Φ Φ×0.40m+Φ229mmDC×54.38m+Φ203mmDC×82.23m+Φ165mmDC×81.83m+Φ Ф×0.32m+Ф×9.50m+Ф229mmDC×45.40m+Ф203mmDC×73.13m+Ф165mmDC×81.83 m+Ф Φ×0.30m+Φ229mm SJ×6.62m+Ф229mmDC×53.94m+Ф203mmDC×81.75m+Ф165mmDC ×81.83m+Ф 钻头FX1951X0.44 m（Φ311.1mm）＋6A10/630×0.61 m＋9″钻铤×52.17m（6根）＋6A11/5A10×0.47 m+ 8″钻铤×133.19m（9根）＋410/5A11×0.49 m＋61/2″钻铤 ×79.88m（9根）＋51/2″HWOP×141.88m（15根）＋51/2″钻杆（＊＊根）＋顶驱Φ×0.25m+430/4A10+Ф165mmSDC×161.56m+4A11/410+Ф165mmDJ×8.81m+411/4A1 0＋61/2″钻铤×79.88m（9根）＋51/2″HWOP×141.88m（15根）＋51/2″钻杆（＊＊根）＋顶驱 2、钟摆钻具组合： Φ×0.50m+730/NC61母+Φ229mm SJ×9.24m+Φ229mmSDC×18.24m+730/NC61公+2 6″LF+731/NC61母+Φ229mmSDC×9.24m+730/NC61公+26″LF +731/NC56母+Φ203mmD C×94.94m+410/NC56公+Φ+顶驱 Φ×0.50m+730/NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+Φ229mm SDC×18.24m+171/2″LF+Φ2 29mmSDC×9.24m+171/2″LF +NC61公/NC56母+Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″DC ×18.94m+410/NC56公+Φ127mmH WOP×141.94m +Φ+顶驱 Φ×0.46m+Φ229mmDC×18.08m+Φ308mmLF×1.82m+Φ203mmDC×9.10m+Φ308mmL F×1.51m+Φ229mmDC×27.32m+203mmDC×73.13m+Φ178mmDC×81.83m+Φ+顶驱Φ×0.50m+630/NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+Φ229mm SDC×18.24m +NC61公/NC56母+121/4″LF + NC56 公/ NC61母+Φ229mm SDC×9.24m +NC61公/NC56母+121/4″LF +Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″SDC×27.94m+410/NC56公+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ×0.50m+630/731+95/8″LZ+Φ229mmSJ×18.64m+ 121/4″LF ++Φ229mm SDC ×9.24m +121/4″LF+Φ203mmDC×148.94m+410/NC56公+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ×0.33m+Φ172mmLZ×8.55m+Φ165mmSDC×1.39m+Φ165mmSDC×1.39m+Φ214mmS TB×1.38m+Φ165mmDC× 236.14m+Φ×141.94m +Φ+顶驱 3、满眼钻具组合： Φ×0.30m+121/4″LF +NC56 公/ NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+NC61公/NC56 母+121/4″LF + NC56 公/ NC61母+Φ229mm SDC×18.24m+NC61公/NC56母+121/4″LF +Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″SDC×18.94m+410/NC56公+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ215.9mm牙轮BIT×0.24m+Φ190mm LB×1.10m+Φ214mmSTB×1.39m+Ф165mm SDC ×1.39m+Φ214mmSTB×1.40m+Ф165mm DC×8.53m+Φ214mmSTB×1.39m+Φ165mm SJ×5.08 m+Ф165mm DC×244.63m+Φ×141.94m +Φ+顶驱 Φ215.9mm牙轮BIT×0.24m+Φ214mmLF×1.49m+Ф165mmSDC×1.39m+Φ214mmLF×1.40m+Ф165mmDC×8.53m+Φ214mmLF×1.39m+Φ165mm SJ×5.08m+Ф165mmDC×244.63m+Φ×141.94m +Φ+顶驱
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。
中国石油天然气股份有限公司钻井监督和地质监督工作指南 石油青监理[2002]108号 第一章总则 第一条为建立和完善勘探开发钻井监督管理体系，规范和明确钻井工程监督（简称“钻井监督”）和钻井地质监督（简称“地质监督”）岗位职责。根据《中油股份公司勘探和生产工程监督管理办法(试行)》特制定本指南。 第二条本指南主要对监督的岗位职责、工作内容及范围进行进一步明确规范，有关工程监督的管理按照油勘字[2002]28号文件（《中油股份公司勘探和生产工程监督管理办法(试行)》）执行。 第三条监督是油田公司（以下简称“甲方”）派驻现场的代表，各甲方单位根据工作需要可设总监、副总监、监督及副监督等工作岗位。 第四条监督依照中国石油天然气股份有限公司制定的有关技术标准、规范或规定、设计以及服务合同对服务公司（以下简称“乙方”）进行全过程监督或阶段监督，负责对施工质量、工程进度、安全措施等实施监督，协调解决各施工环节中出现的问题，并严格按HSE的标准组织生产运行。 第二章地质监督岗位职责 第五条地质总监岗位职责 1. 负责日常地质录井生产、技术管理工作，掌握生产动态和地质监督的日常管理。 2. 负责协调工程作业过程中各乙方单位之间需要配合的工作。 3. 负责了解国内外录井技术的发展动向，掌握先进的录井技术和录井设备的使用。 4. 负责掌握生产动态，解决生产中出现的重大问题。 5. 认真贯彻执行股份公司有关录井、安全、环保等方面的规定、标准和条例。 第六条地质监督岗位职责 1. 代表甲方执行录井合同，全面负责施工井的录井资料质量控制并定时汇报生产动态。 2. 按钻井地质设计监督作业实施，确保地质任务的完成。 3. 执行地质设计过程中，需修改设计的，应正式请示，征得甲方同意后方可按程序修改、实施并记录在案。 4. 负责对录井作业人员、设备、录井质量及所提交的资料进行检查、验收。 5. 负责及时进行地层对比，并根据相关资料卡准取心层位和落实油气显示，严把资料质量关。此外，利用有关资料进行检测和预测压力异常地层的情况。 6. 负责钻井地质资料的归档，包括样品入库的审查。 7. 对施工过程中的安全、环境保护等负责。 8. 驻井地质监督是地质录井成果的报告者，负责编写录井报告和绘制相应的图表，其工作不得由他人代替。第三章地质监督现场工作规范 第一节常规地质录井 第七条熟悉钻井地质设计和录井服务合同,明确钻探目的，了解预测的地层、岩性、油气分布、地层压力和具体的录井要求，监督录井人员按地质设计和录井合同要求取全取准各项资料。 第八条收集和了解和本井有关的区域和邻井地质资料，特别要了解钻探地区易井喷、井漏、坍塌井段和复杂井段的层位以及复杂井段的处理经过、结果和经验教训等，对本井的情况做出预测，并向有关人员提示。 第九条检查录井设备、仪器、分析化验试剂、荧光系列对比以及取样器皿等地质用品是否规范、齐全，达到质量要求。 第十条审查各项录井原始资料、数据和各类样品是否取全取准，随时掌握生产动态。 第十一条钻井全过程中，对钻具资料必须清楚，尤其是特殊作业情况下的钻具倒换情况。 第十二条监测钻井液性能的变化，及时分析引起性能变化的原因，做好压力预测和观察记录，有异常情况立即通知钻井监督。
5．2下部钻具组合 下部钻具组合是指用于施加钻压的那部分钻柱的结构组成。一般是由钻铤和扶正器组成。通过调节扶正器的按放位置、距离和扶正器的数量，下部钻具组合可以是增斜组合、降斜组合及稳斜组合三种。但是无论哪一种组合，其实质是施加钻压后，钻柱发生弯曲变形，在钻头上产生侧向力，由于侧向力的作用，使钻头合力方向不再与井眼轴线重合，造成井斜。为了防止井斜，应当使钻柱组合在施加钻压后，产生的钻头侧向力为零，使钻头合力与井眼轴线重合。 5．3钻井参数组合 钻井参数主要是钻压和转速。在一定的钻柱组合时，通过调节钻压和转速，可改变钻头侧向力的大小和方向，从而改变井斜的大小和方向。 5．4钻头结构引起井斜 牙轮钻头的移轴、复锥和超顶，都要引起钻头轴线偏离井眼中心线，产生侧向切削。 6井斜控制原理及方法 控制井斜实质就是控制钻头造斜力，使其为降斜力。要达到这个目的，地层造斜力是不可改变的，唯一可控制的是下部钻柱组合和钻井参数，通过改变下部组合和调节钻井参数可使钻头侧向力为降斜力，抵抗地层造斜力的作用强度，使井斜控制在一定范围内。目前使用的钟摆钻具、塔式钻具、偏心钻铤等是以增大降斜力为目的的钻柱。他们可以起在直井中防斜，在斜井中纠斜的作用。刚性满眼钻柱、方钻铤、螺旋钻铤等是以强大的刚度反抗地层造斜的作用。在直井中防斜，在斜井中稳斜，井斜了不能使用刚性满眼钻柱。但是通过调节扶正器安放间距和钻井参数，刚性满眼钻柱也可以是增斜或降斜钻柱。 6．1、钟摆钻具 这种钻具是在钻头的上方一定距离处，一般是18—27米左右按装一个扶正器。当其发生井斜时，扶正起靠下井壁上，扶正器下面的钻柱重量在钻头上产生一个指向下井壁的力，这个力就是钟摆力，是降斜力，使井斜减少。钟摆钻具使用关键是扶正器的安放距离，太大在扶正器下面产生新切点，钟摆失效；太小钟摆力也小，效果也不好。另外，钻压不能太大，过大的钻压使钟摆失效。是一种既能防斜又能纠斜的钻具。在现场得到广泛使用。
三牙轮钻头是应用最广泛的钻井钻头（https://www.doczj.com/doc/d44218932.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
一、满眼钻具组合 又称刚性配合钻具或刚性满眼钻具,是一种安装在钻柱下部的刚度较大而且井径与钻柱外径之间间隙较小的防止井斜角和井眼曲率变大的一种钻具组合。 刚性满眼钻具一般是由几个外径与钻头直径相近的扶正器与一定长度外径较大的钻铤所组成。它的防斜原理是在钻头以上的下部钻柱上安装一定数量的扶正器，以扶正合钻铤；提高下部钻柱的刚度，减少其弯曲程度，以消除钻头的严重倾斜，使其能减小和限制由于钻柱弯曲而产生的增斜力，同时扶正器能支撑在井壁上，抗衡地层自然造斜力，以达到控制井斜在最小范围内变化的目的。 为了发挥满眼钻具的防斜作用，在钻具上至少要有三个稳定点，除在靠近钻头处有一个扶正器外，其上面应再安放两个扶正器才能保持有三点接触井壁。如果只有两点接触，钻柱就能循沿一条曲线，不能保证井眼的直线性。如果有三点接触，就能保证井眼的直线性和限制钻头的横向移动。 具体如下： 1.在垂直或接近垂直的井眼中钻具的防斜作用：当钻具在垂直或接近垂直的井眼中工作时，它的作用是保持井眼沿直线方向加深。上扶正器能抵消由于上扶正器以上的钻柱弯曲所产生的横向力，使上扶正器以下的钻柱居中，同时也帮助下扶正器抵消地层横向力。下扶正器的作用抵消地层横向力，限制钻头的横向移动，当地层造斜力不大时，满眼钻具能保持刚直居中状态，使钻头沿铅直方向钻进。 2. 增斜时钻具的防斜作用：当钻进时井斜较大的地层时，满眼钻具能有力地抵抗地层横向力，减小井斜的变化。在地层横向力的作用下，下扶正器和钻头靠向井壁高的一侧，抵抗地层横向力，限制钻头横向移动。同时地层横向力势必要扭弯下扶正器上的短钻铤，由于钻铤刚度大，能有力地抵抗此地层的横向力。中扶正器也帮助中扶正器以下的钻柱抵抗地层横向力。因此，限制了钻头的横向移动和侧斜。在已斜井眼内，钻具还有一个纠斜作用，这是由于上扶正器以上的钻铤因自重的作用靠在井壁低侧，并以上扶正器为支点将力下传，作用于上扶正器下的一根钻铤上有一个弯矩，此弯矩使中扶正器靠井壁高的一侧，再以中扶正器为支点将力下传使钻头趋向于井壁低的一侧，产生一个纠斜力。所以满眼钻具在增斜地层中，能限制井斜角的增大速度，可防止狗腿、键槽等现象的发生。
定向井底钻具组合的类型 吕永华 根据井底钻具组合的设计目的或作用效果不同，可分为以下三类：增斜、降斜、稳斜。实际上常规定向井的最基本钻具组合有四个，即马达造斜钻具，转盘增斜、降斜和稳斜。在渤海地区常用钻具组合的总结如下： 1、在12-1/4井眼中四套基本钻具组合有： 马达造斜： 12-1/4BIT+9-5/8Motor（1.15-1.5） +11-3/4STB+8NMDC+8HOS+8S.NMDC+F/V+7-3/4(F/J+JAR)+5HWDP(14) 转盘增斜： 12-1/4BIT+12-1/4STB+8NMDC(1)+8DC(2)+12-1/4STB+8DC(1)+12-1/4STB +8DC(5)+5HWDP(20) BOR：(2-4)o/30m 降斜： 12-1/4BIT+8NMDC(1)+12-1/4STB+8DC(1)+12-1/4STB +8DC(5)+5HWDP(20) BOR：-(2-3)o/30m 强降斜在钻头上加两根钻挺。 稳斜： 12-1/4BIT+12-1/4STB+8S.DC(2) +12-1/4STB+8DC(1)+12-1/4STB +8DC(5)+5HWDP(20) 2、可以通过调整扶正器扶正翼尺寸的大小、扶正器之间钻挺的长度和钻压的大
小达到不同的增降或者稳斜的效果如下： 微增组合： 12-1/4Bit+12-1/4STB+8DC(1)+12-1/4STB+8DC(1)+12-1/4STB +8DC(5)+5HWDP(20) 微降组合： 12-1/4Bit+8S.DC(1)+12-1/4STB+8DC(1)+12-1/4STB +8DC(5)+5HWDP(20) 井底钻具组合表现出不同的效果，是由于不同的钻具组合具有各自的力学特性，这主要是钻头处产生的侧向力的方向和大小的不同。从而使钻头按照预定的轨迹前进。 如果钻头不是按照预定的井眼轨迹前进，就需要在适当的时候，起钻调整钻具组合。调整钻具的原因有三个：1、井斜不合适 2、方位不合适 3、井斜方位都不合适 钻具组合的调整一般都在稳斜井段进行，调整钻具组合时应考虑以下几点： 1、经调整后的钻具入井后具有预料的性能 2、一般情况下采用微调的形式，以避免大幅度增斜/降斜导致稳斜段狗腿太大，造成井下事故 3、尽量争取调整后的钻具能有较长的井段的进尺，以避免反复起下钻调整钻具，一是保证快速钻进，二是避免波浪形井眼轨迹 地层因素同样影响着井眼轨迹，很明显同一套钻具组合在不同的地层表现出的性能是不一样的，或者说轨迹方位和井斜的变化率是不一样的，这是由于
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
水平井钻井工程设计及轨迹控制 一、水平井的概述： 八十年代中期以来，水平井技术在世界范围内取得了突飞猛进的进展，为提高勘探效果，提高单井产量和油层采收率，开辟了一条新的途径，给石油工业的发展带来了新的革命，胜利油田从1990年9月开始，以埕科1井为起点，展开了水平井研究与应用，针对各种类型油藏，如整合油藏、不整合油藏、稠油砾石油藏、低渗透块状砾石油藏、砂岩油藏、石炭系砂岩油藏、古潜山漏失型油藏等进行攻关研究。“八五”期间组织了六个油田、五个院校，762名科技人员，在水平井钻井的设计技术、轨迹控制技术、钻井液技术、完井技术及测井射孔技术的五个方面共31个专题进行了四年的攻关，在理论研究、实验技术、软件技术、工具仪器研制和工具方法等方面，取得了重大技术突破，包括了16项重大科技成果在内的30项技术成果，形成了一整套水平井钻井、完井技术，截止1995年7月项目提交国家鉴定时，胜利油田完成各类水平井30口。“八五”攻关计划完成后，水平井技术迅速转化为生产力，很快形成了大规模推广应用的局面。到1996年底我国陆上已完成水平井94口，推广面积达到13个油田，六种类型的油气藏。仅投产的47口科学实验水平井增产原油78吨，新增产值9.52亿元, 获直接经济效益6.46亿元。到98年底全国陆上油田已钻成水平井204口，其中胜利油田所钻井和以技术服务形式在外油田所钻水平井共计119口。更重要的是，“水平井是增加原油产量、提高采收率和开发特殊油藏最有效的手段之一”这一观点，得到了广大勘探开发工作者的共识，从而带动了与水平井有关的地质、油藏、采油工程等相关技术的发展，推动石油的科技进步。 自项目推广应用以来，应用的油藏类型逐步扩大，完成的水平井类型逐步增多。除本油田以外，先后应用到塔里木、长庆、吐哈、青海、中原、江汉、河南、大港、玉门、江苏等油田，以及江苏省洪泽县非石油行业的芒硝矿开采，完成了以水平探井、阶梯水平井、连通式水平井等为代表的12种类型水平井，其经济效益十分显著，所完成的开发井稳定产值为同地区直井的3倍，其投资仅为直井投资的1.8倍左右，1997年《石油水平井钻井成套技术》被列为国家”八2五”国民经济贡献巨大的十大攻关成果。 在油田的整体开发建设中显示出巨大的优越性：
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
1.为什么要进行科学钻探地球为人类提供了资源、能源、生活的空间和生存的 环境，但同时又给人类带来了地质灾害（地震、火山、泥石流等），人类为了本身生存的需要，迫切地希望了解地球。但迄今为止，人类对地球内部仍然所知甚少。长期以来，地球科学家们试图运用地质、地球物理和地球化学等方法来探测与研究地球内部，但所获得的认识都是间接的。科学钻探是唯一能获得地下深处真实信息和图象的地学研究方法，是人类解决所面临的资源、灾害、环境等重大地学问题不可或缺的重要手段，被誉为“伸入地壳的望远镜”。 2.科学钻探的主要领域有哪些 科学钻探是为地学研究的目的而实施的钻探，它是通过钻孔获取岩心、岩屑、岩层中的流体（气体和液体）以及进行地球物理测井和在钻孔中安放仪器进行长期观测，来获取地下岩层中的各种地学信息，进行地学研究。 只要是满足以上条件的钻探活动皆可称之为科学钻探，而不论其钻探的区域、钻孔的深浅和钻孔直径的大小。按照区域划分，可分为大洋科学钻探、大陆科学钻探、湖泊钻探、冰心钻探和外空钻探。科学钻孔的深度可浅至数毫米（美国火星钻探），深至数千米、甚至上万米，世界上最深的科学钻孔（同时也是世界上的最深钻孔）是深度为12262米的科拉超深钻（俄罗斯）。 目前大陆科学钻探已在全球形成宏伟的整合计划，正在实施的国际大陆科学钻探项目有20余项，主要研究领域包括板块构造、火山与地震活动、全球环境与气候变化、陨石撞击与灾变事件、地热与流体系统和大陆与地幔动力学等，并与国际大洋科学钻探联手，意味着一个探测地球的新时代的来临。 3.海洋科学钻探发展的历程 1961年——1966年美国的“莫霍面计划”；1966年6月——1983年11月深海钻探计划（DSDP）；1985年——2003年大洋钻探计划（ODP）；2003年10月——2013年综合大洋钻探计划（IODP）。各钻探计划所取得的主要科学成果：“莫霍面计划”第一次深海钻探成功，证明洋底地壳第二层由玄武岩组成；DSDP计划完成了近百卷的DSDP初期报告，证实了大陆漂移和海底扩张学说，建立了板块学说，催生了古海洋学这一新学科；ODP计划揭示了洋壳结构和海底高原的形成，证明了气候演变的轨道周期和地球环境的突变事件，分析了汇聚大陆边缘深部流体作用，发现了海底深部生物圈和天然气水合物；IODP正在为揭示地震机理，理解极端气候和快速气候变化过程做进一步的研究。 4.IODP的来源与工作目标 “IODP”即“In tegrated O cean D rilling P rogram(整合大洋钻探计划) ”, 它是在ODP 基础上, 通过革新技术、扩大规模及更进一步的深入研究而提出的更符合科学潮流、更具国际化的新世纪大洋钻探计划, 是继DSDP、ODP 后国际合作深海钻探的第三个阶段。IODP 的特点在于以多条船为基础, 去进一步探索以往不能钻探的海区和深度, 去解决过去未能回答的科学问题。除了能在浅海和滨海
常用钻具组合 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
一、常规钻井（直井）钻具组合： BIT钻头；DC钻铤；SDC 螺旋钻铤；LZ螺杆钻具；SJ双向减震器；DP钻杆；HWOP加重钻杆；STB或LF钻具稳定器；LB随钻打捞杯；DJ震击器； 1、塔式钻具组合： Φ×0.50m+Φ229mmDC×27.24m +Φ203mmDC×54.94m+Φ165mmDC×54.51m+ΦΦ×0.40m+Φ229mmDC×54.38m+Φ203mmDC×82.23m+Φ165mmDC×81.83m+Φ Ф×0.32m+Ф×9.50m+Ф229mmDC×45.40m+Ф203mmDC×73.13m+Ф165mmDC×81.8 3m+Ф Φ×0.30m+Φ229mm SJ×6.62m+Ф229mmDC×53.94m+Ф203mmDC×81.75m+Ф165m mDC×81.83m+Ф 钻头FX1951X0.44 m（Φ311.1mm）＋ 6A10/630×0.61 m＋9″钻铤×52.17m（6根）＋6A11/5A10×0.47 m+ 8″钻铤×133.19m（9根）＋410/5A11×0.49 m＋61/2″钻铤×79.88m （9根）＋51/2″HWOP×141.88m（15根）＋51/2″钻杆（＊＊根）＋顶驱Φ×0.25m+430/4A10+Ф165mmSDC×161.56m+4A11/410+Ф165mmDJ×8.81m+411/4 A10＋61/2″钻铤×79.88m（9根）＋51/2″HWOP×141.88m（15根）＋51/2″钻杆（＊＊根）＋顶驱 2、钟摆钻具组合： Φ×0.50m+730/NC61母+Φ229mm SJ×9.24m+Φ229mmSDC×18.24m+730/NC61公+26″LF+731/NC61母+Φ229mmSDC×9.24m+730/NC61公+26″LF +731/NC56母+Φ203 mmDC×94.94m+410/NC56公+Φ+顶驱 Φ×0.50m+730/NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+Φ229mm SDC×18.24m+171/2″LF+Φ22 9mmSDC×9.24m+171/2″LF +NC61公/NC56母+Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″DC×18.94m+410/NC56公+Φ127mmH WOP×141.94m +Φ+顶驱 Φ×0.46m+Φ229mmDC×18.08m+Φ308mmLF×1.82m+Φ203mmDC×9.10m+Φ308 mmLF×1.51m+Φ229mmDC×27.32m+203mmDC×73.13m+Φ178mmDC×81.83m+Φ+顶驱