钻进工具钻头专业知识讲座
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第二章钻进工具1.评价钻头性能的指标有那几项?答:钻头进尺,钻头工作寿命,钻头平均机械钻速,钻头单位进尺成本。
2.简述刮刀钻头破岩原理。
答:刮刀钻头刀翼在钻压W和扭转力T的作用下,一方面作向下的运动,一方面围绕钻头轴线旋转,刀翼以正螺旋面吃入并切削岩层,井底平面与水平面成Ø角。
刮刀钻头主要以切削和挤压方式破碎地层,具体方式主要取决于钻头的切削结构及所钻地层的岩性。
由于这几种破岩方式主要要克服岩石的抗剪强度,所以它比克服岩石的抗压强度的破岩方式要容易得多。
3.刮刀钻头其刀翼结构角有哪儿个?有什么影响?如何取值?答:刃尖角、切削角、刃前角、刃后角。
刃尖角β、切削角α、刃前角φ、刃后角ψ;刃尖角表示刀翼的减为尖锐程度。
从吃入岩石和提高钻速出发,刃尖角越小越好,但是强度不能保证。
一般要根据上述因素及岩石性能确定角的大小。
岩石软时,β角可以稍小,较硬时硬适当增大,夹层多,井较深时,β角应适当增大。
切削角α刀以前刃和水平面之间的夹角,在其他情况一定时,α越大,吃入深度越深,但α过大时,刃前岩石剪切破碎困难,钻进憋劲大。
一般情况下,松软地层α=70度;软地层α=70—80度;中硬地层,α=80—85度。
刃后角ψ=α-β。
刃后角必须大于井底角。
刃前角与切削角互为补角,刃前角φ=90-α4.铣齿牙轮钻头和镶齿牙轮钻头有哪些不同?答:牙轮钻头按材料不同分为铣齿(钢齿)和镶齿(硬质合金齿)两大类。
铣齿牙轮钻头的牙齿石油牙轮毛胚铣削加工而成,主要是楔型齿,齿的结构参数要兼顾有利于破岩和齿的强度。
一般软地层牙轮钻头的齿高、齿宽、齿距都较大,硬地层则相反。
通常要在齿的工作面上敷焊硬质合金以提高齿的耐磨性,在背椎部位业要敷焊硬质合金层已达到保径的目的。
镶齿牙轮钻头是在牙轮上钻出孔后,将硬质合金材料制成的齿镶入孔中。
其齿型较多,如楔型齿、圆锥形齿、球型齿、勺型齿、主要依据岩石的性能和齿材料性能、强度、相撞工艺等。
目前向齿牙轮钻头在软地层、中硬地层及坚硬地层中都得到了广泛应用。
钻井培训教材第一讲:钻头主要内容:牙轮钻头的破岩机理,牙轮钻头破岩时的几种作用,使牙轮钻头产生滑动的几种措施,牙轮钻头的使用方法,PDC钻头的组成及其破岩机理,PDC钻头的使用方法,牙轮钻头的磨损分级。
第一节牙轮钻头的破岩机理牙轮钻头是依靠牙轮绕钻头轴线的公转和牙轮自身轴线的自转产生的冲击压碎作用和滑动剪切作用来破碎岩石的。
⑴. 牙齿的冲击压碎作用。
牙轮在井底滚动时,牙齿与井底的接触是单、双齿交替进行,使钻头沿轴向做上下往复运动,这就是钻头的振动,钻头纵向振动产生的冲击压碎作用是牙轮钻头破碎岩石的主要方式,牙轮钻头的牙齿作用在岩石上的轴向载荷,包括静压和冲击载荷两部分:加给钻头的钻压为静压部分,冲击载荷是钻头在井底旋转时产生纵向振动,使钻头——钻柱系统不断地压缩与伸张,下部钻柱把这种周期性的弹性变形能传递给牙齿而产生的,这就是钻头破碎岩石时牙齿冲击压力的来源。
加大钻头牙齿对地层的冲击压力,这就能提高钻头破碎岩石的效率。
⑵. 牙齿的滑动剪切作用:在塑性较高的岩石中,除了要求牙齿对井底岩石有冲击压碎作用外,还要求牙齿对地层有一定的滑动作用,使牙齿对岩石进行剪切,以扩大岩石的破碎效果,这一点在软地层中钻进时显得尤其重要,使牙轮在井底滚动时产生滑移的措施有超顶,复椎和移轴。
第二节牙轮钻头、磨损分级为了便于对钻头的管理、掌握地层与钻头的配伍性,就要求现场技术员作好钻头的磨损分级记录,以便造成最适应该地层的钻头,包括牙齿、轴承、钻头直径三种分级,一般应用四级。
1、牙齿的磨损分级牙齿的磨损分级以三个牙轮中磨损最严重的一个牙轮作为评定该钻头的最终级别。
①. 铣齿:磨损分级、以铣齿磨去的高度与新齿高度之比作为定级标准。
表1铣点磨损分级②.镶齿的磨损分级:用牙轮上断,掉齿数与该牙轮镶齿总数之比值来作为评定该钻头的磨损分级标准。
表2镶齿磨损分级2、轴承的磨损分级:轴承的磨损分级也是在三个牙轮中晃动最为严重的一个牙轮进行评定,它分为普遍轴承和密封轴承两种。
钻井装备知识培训1. 引言钻井是油气勘探开发中的重要环节,钻井装备是钻井作业的关键组成部分。
了解钻井装备的类型、原理和使用方法对于提高钻井作业的效率和安全性具有重要意义。
本文将介绍钻井装备的基本知识,包括钻井液循环系统、钻头、钻杆、钻井管和钻井平台等内容。
2. 钻井液循环系统钻井液循环系统是钻井作业中不可或缺的组成部分。
它起着冷却钻头、清除井底碎屑和维持井壁稳定的作用。
钻井液循环系统由循环泵、钻井液处理设备和钻井液储存系统组成。
本节将详细介绍钻井液循环系统的工作原理、主要设备和操作流程。
2.1 工作原理钻井液循环系统通过循环泵将钻井液从井口注入到钻杆、钻头间的钻孔中,然后将钻井液经过井底与岩层接触后上升到井口,并经过处理设备进行固体控制和化学处理,最后储存或重新注入到钻杆中,形成循环过程。
2.2 主要设备•循环泵:提供压力和流量,将钻井液送入钻杆中。
•前处理设备:包括固体控制设备和化学处理设备,用于去除井底碎屑和控制钻井液的性能。
•储存设备:用于储存和清理钻井液。
2.3 操作流程1.启动循环泵,将钻井液从井口注入到钻杆中。
2.钻头与岩层接触后,井底钻井液上升到井口。
3.钻井液进入前处理设备进行固体控制和化学处理。
4.处理后的钻井液储存或重新注入到钻杆中,形成循环过程。
3. 钻头钻头是进行钻井作业时与岩层直接接触的工具,它起着钻孔和碎屑清除的作用。
钻头的选择和使用对于钻井作业的成功与否具有重要影响。
本节将介绍钻头的分类、结构和使用方法。
根据钻头的使用环境和钻头的结构,钻头可以分为以下几类: - 固体钻头:用于钻井软岩和硬岩。
- PDC钻头:用于钻井坚硬和脆性岩层。
- 钢牙钻头:用于钻井较软的岩层。
3.2 结构钻头主要由刀齿、钻体、喷孔和连接口组成。
刀齿用于切削岩层,钻体起支撑作用,喷孔用于喷洒冷却剂。
3.3 使用方法使用钻头前需要进行检查和装配,确保钻头完好并正确安装到钻杆上。
在钻井过程中,要根据井下的岩层类型和地质情况选择合适的钻头,并根据需要进行及时更换。