IADC钻头磨损分级标准及代号

IADC牙轮钻头的分类及编号IADC意思是国际钻井承包商协会。

英文全称：International association drilling contractor由于近年来国际上趋向于采用国际钻井承包商协会IADC的牙轮钻头分类和编号，更能方便快键识别和选用。

根据地层钻头分为软、中、硬、极硬4大类，而每一类又分为4个等级，根据钻头结构特征分为9类，根据钻头附加结构分为11类。

IADC规定，每一种钻头用四位字码进行分类及编号，各字码的意义如下。

第一位字码为系列代号（共有8个系列），表示钻头牙齿特征及所适应的地层：1--铣齿，软地层（低抗压强度，高可钻性）；2--铣齿，中-中硬地层（高抗压强度）；3--铣齿，硬、研磨性或半研磨性地层；4--镶齿，软地层（低抗压强度，高可钻性）；5--镶齿，软-中硬地层（低抗压强度）；6--镶齿，中硬地层（高抗压强度）；7--镶齿，硬、研磨性或中等研磨性地层；8--镶齿，极硬（高研磨性地层）。

第二位字码为岩石级别代号，表示在第一位数码表示的所钻地层中再依次从软到硬分成1、2、3、4共4个等级。

第三位数码为钻头结构特征代号，用9个数字表示，其中1～7表示钻头轴承及保径特征，8与9留待未来的新结构钻头用。

1～7表示的意义如下：1--非密封滚动轴承；2--空气清洗、冷却，滚动轴承；3--滚动轴承，保径；4--滚动密封轴承；5--滚动密封轴承，保径；6--滑动、密封轴承；7--滑动、密封轴承，保径。

第四位字码为钻头附加结构特征代号，用以表示前面三位数字无法表达的特征，用英文字母表示。

目前IADC已定义了11个特征：A--空气冷却；C--中心喷嘴；D--定向钻进；E--加长喷嘴；G--附加保径/钻头体保护；J--喷嘴偏射；R--加强焊缝（用于顿钻）；S--标准铣齿；X--楔形镶齿；Y--圆锥形镶齿；Z--其他形状镶齿。

有些钻头其结构可能兼有多种附加结构特征，则应选择一个主要的特征符号表示。

PDC钻头磨损分级系统1987年，IADC制定了固定切削齿磨损分级系统，并于1991年作了修订。

固定切削齿钻头磨损分级系统适用于除牙轮钻头之外的所有钻头，具体包括天然金刚石钻头、聚晶复合片（PDC）钻头、热稳定聚晶（TSP）金刚石钻头、孕镶式钻头、各种取心钻头以及其它所有使用金刚石作为切削元件的固定切削齿钻头（固定切削齿钻头磨损分级系统并不区分全面钻进钻头和取心钻头。

）。

一、系统结构IADC采用的磨损分级系统表中包括了对牙轮钻头和固定切削齿钻头进行磨损分级所需的各种代码。

表中有8项具体内容：前4栏描述钻头的"切削结构"；第5栏（"B"）为"轴承密封"，此栏不适用于固定切削齿钻头，因此在对固定切削齿钻头作磨损分级时此栏内容总填作"X"；第6栏（"G"）表示"规径磨损值"；最后2栏为备注栏，分别表示"其它磨损特征"（或称次要磨损特征）和"起钻原因"。

二、内齿圈/ 外齿圈用从0到8的线性数字来衡量和定义钻头表面各部位切削齿的磨损状态。

数字的值越大表示切削齿的磨损量越大，"0"代表切削齿没有磨损，"8"则表示切削齿已经完全磨损，没有剩余。

同理，"4"表示切削齿磨损量为50％。

PDC切削齿的磨损状态或磨损级别是以齿的金刚石层的磨损程度为依据的，不考虑复合片的形状、尺寸、类型以及出刃高度。

图1为切削齿磨损分级系统的示意图。

在对一只已使用过的钻头进行磨损状态分级时，需要记录钻头每个区域的平均磨损量。

如图所示，钻头半径的内2/3部分为内部区域，该区域有5颗切削齿，其磨损等级应为"2"。

这是通过计算区域内每颗齿磨损级别的平均值得来的：外部区域的平均磨损程度也是用同样方法计算出来的："6"就是钻头外部区域的磨损级别。

牙轮，金刚石和PDC钻头的磨损分级制作人：陈相君中国石油大学（华东）对使用过的钻头进行磨损定级, 是对钻头使用状况的分析和总结, 正确分析旧钻头的使用情况对提高以后的钻头选型和使用有着重要的参考作用。

对此，IADC制定了钻头磨损八级定位方法，用于描述钻头磨损情况。

残雪二井钻头记录表第一位&第二位描述了钻头牙齿/切削齿的磨损情况。

第一位数字描述钻头内部2/3 面积的牙齿/切削齿磨损情况,第二位数字描述外部1/3 面积的牙齿/切削齿磨损情况。

第三位&第四位描述了钻头牙齿/切削齿结构磨损特征及其位置。

如果有不只一个主要牙齿/切削齿磨损特征, 此处描述对钻头使用影响最严重的磨损特征。

第三位为特征，第四位是第三位所描述的磨损特征的位置。

第五位描述了钻头轴承/密封的磨损情况。

对于无轴承钻头如PDC 、金刚石钻头等用X 表示。

对于不密封轴承，用0-8级轴承磨损情况进行定级。

对于密封轴承, 根据转动牙轮时的情况来定级。

如果转动较困难或卡死,用F 表示密封失效;如果转动轻松, 用E 表示密封有效;如果难以确定, 用Q 表示;如果不管出于何种原因不能定级, 用N 表示。

第六位描述了钻头直径的磨损情况。

用测量钻头直径的磨损量来对钻头进行定级,以磨损量的十六分之几英寸表示。

I表示保径;1/16表示1/16英寸磨损量;2/16表示1/8英寸磨损量，等等。

磨损量测量方法示意图第七位用来描述仅次于第三位的其它牙齿/切削齿磨损特征或钻头上其它部分的磨损特征。

例如, 一个硬质合金镶齿钻头可能有许多牙齿断裂,有些牙齿有热裂纹和由于井底落物造成的其它损坏。

当对此钻头进行磨损定级时, 第三位应表示为BT,作为最重要的牙齿结构磨损特征,第七位则用HC或JD中对减少钻头使用寿命起重要作用的一项来描述。

牙轮咬合牙轮碎裂切削齿断裂牙轮卡死热裂纹水眼堵塞第八位描述了钻头被起出的原因。

ReferenceThe IADC Roller Bit Dull Grading System ,D.Y. McGehee, IADC/SPE 23938钻头磨损定级新旧方法浅析,张子峰,中石化上海海洋油气分公司开发/ 工程处, 上海200120Thanks for attention。

二、PDC钻头损坏典型特征及分析1、断齿（BT）造成钻头断齿的原因可能有：（1）钻压过大，引起内排齿断裂；（2）转速过高，引起外排齿断裂；（3）井底有落物；（4）钻遇砾石层；（5）地层过硬，钻头选型不当；（6）新钻头井底造形不充分或没有造形。

2、齿面裂纹（CDL）造成钻头产生齿面裂纹的原因可能有：（1）转速过高，PDC齿过热烧裂；（2）过度的冲击载荷；（3）地层过硬。

3、热烧损（HC）引起热烧损的原因：（1）钻压过高；（2）转速过快；（3）排量过低；（4）划眼过度。

4、掉齿（LT）造成掉齿的原因：（1）PDC齿过热；（2）PDC齿质量原因。

5、PDC齿冲蚀（ER）引起冲蚀的主要原因：（1）泥浆排量过大；（2）钻头设计流道面积过小；（3）泥浆性能不好，含砂或固相含量过高；6、钻头出环（RO）引起钻头出环的主要原因可能有：（1）井底有落物；（2）钻遇砾石层，肩部PDC齿破碎造成出环；（3）钻压过大；（4）出现顿、溜钻，造成肩部PDC齿破碎；7、保径齿损坏（BT）造成保径齿损坏的主要原因可能有：（1）过度划眼；（2）冲击载荷过大；（3）钻柱弯曲。

8、钻头保径磨损（RG）造成钻头保径磨损的主要原因：（1）井径缩径或上只钻头规径问题，造成第二只钻头过度划眼；（2）地层研磨性强，转速过高；（3）扶正不良。

9、断刀翼（BB）造成钻头断刀翼的主要可能原因有：（1）制造质量；（2）扭矩过大；（3）冲击载荷过大；（4）钻头在井底产生回旋。

测井方式代码测井方式单位DT, DTc 声波μs/ftRHOB, DEN 密度g/ccGR, GRc 伽马APICAL 井径InRES 电阻率Ohm-mS-POR, S-PORc 声波孔隙度%D-POR, D-POR 密度孔隙度%N-POR 中子孔隙度%ND-POR 中子—密度孔隙度%UCS-psi 单轴抗压强度PsiCCS-psi 三轴抗压强度psi。

IADC钻头磨损定级表切削齿结构轴承/密封直径备注内排齿外排齿磨损特征位置轴承/密封规径其它磨损起钻原因(I)(O)(D)(L)(B)(G)(O)(R)①②③④⑤⑥⑦⑧①内排齿:指所有的从钻头中心到2/3半径范围内的齿，用⑤轴承/密封:对不密封轴承，用0~8按线性分布规律预测数字0~8呈线性描述切削齿的状况。

轴承的寿命；对密封轴承，分为四种情况。

钢齿钻头:计算因磨损或损坏失掉的齿的高度；不密封轴承: 0表示轴承未曾使用，是全新的；8表示轴 0为无磨损或断齿，即为新齿；承的寿命已全部用完。

8为全部齿磨损或断完。

密封轴承: E表示密封有效；F表示密封失效； N表示难镶齿钻头:测量出因磨损掉齿或断齿的齿的数量；以定级,指轴承的磨损状况难以确定；X表示 0为无磨损、掉齿或断齿，即为新齿；无轴承的钻头，如PDC(或金刚石)钻头。

8为全部镶齿磨损、掉齿或断完。

⑥规径:指钻头直径的磨损,以25.4mm(1in)的分数形式表 PDC钻头:对脱落、磨损或折断的切削刃的测量；示。

对于三牙轮钻头，规径磨损值的测量应遵循 0为无脱落、磨损或折断的切削刃； "2/3规则"，即使用钻头规接触两个牙轮的最外缘 8为全部切削刃脱落、磨损或折断完。

点，测量出第三个牙轮的最外缘点与钻头规的最②外排齿:指距离钻头中心线2/3半径以外的切削齿，用数小距离，以这个距离乘以"2/3"得出规径磨损值。

字0~8呈线性描述切削齿的状况。

I字母──表示规径无磨损；钢齿钻头:计算因磨损或损坏失掉的齿的高度； 1/16──规径磨掉1.6mm(1/16in)；0为无磨损或断齿，即为新齿； 2/16──规径磨掉3.2mm(2/16in)；8为全部齿磨损或断完。

3/16──规径磨掉4.8mm(3/16in)……。

镶齿钻头:测量出因磨损掉齿或断齿的齿的数量；⑦其它磨损:与编码相关的切削结构，可用两个英文字母 0为无磨损、掉齿或断齿，即为新齿；表示，也可以描述钻头切削结构之外的其它 8为全部镶齿磨损、掉齿或断完。

牙轮钻头的选型及分类法（一）牙轮钻头选型的原则及应考虑的问题(1)地层的软硬程度和研磨性。

(2)钻进井段的深浅。

(3)易斜地层。

(4)软硬交错地层。

选用的钻头对所要钻的地层是否适合，要通过实践的检验才能下结论。

对于同一地层使用过的几种类型的钻头，在保证井身质量的前提下，一般以“每米成本”作为评价钻头选型是否合理的标准。

(2)IADC牙轮钻头分类方法及编号IADC规定，每一类钻头用四位字码进行分类及编号，各字码的意义如下：第一位字码为系列代号，用数字1～8分别表示八个系列，表示钻头牙齿特征及所适用的地层：1一铣齿，低抗压强度高可钻性的软地层；2一铣齿，高抗压强度的中到中硬地层；3一铣齿，中等研磨性或研磨性的硬地层；4一镶齿，低抗压强度高可钻性的软地层；5一镶齿，低抗压强度的软到中硬地层；6一镶齿，高抗压强度的中硬地层；7一镶齿，中等研磨性或研磨性的硬地层；8一镶齿，高研磨性的极硬地层。

第二位字码为岩性级别代号，用数字1～4分别表示在第一位数码表示的钻头所适用的地层中再依次从软到硬分为四个等级。

第三位字码为钻头结构特征代号，用数字1～9计九个数字表示，其中1～7表示钻头轴承及保径特征，8与9留待未来的新结构特征钻头用。

1～7表示的意义如下：1一非密封滚动轴承；2一空气清洗、冷却，滚动轴承；3—滚动轴承，保径；4—滚动、密封轴承；5一滚动、密封轴承，保径；6一滑动、密封轴承；7一滑动、密封轴承，保径。

第四位字码为钻头附加结构特征代号，用以表示前面三位数字无法表达的特征，用英文字母表示。

目前，IADC已定义了11个特征，用下列字母表示：A一空气冷却；C一中心喷嘴；D一定向钻井；E一加长喷嘴；G一附加保径／钻头体保护；J一喷嘴偏射；R一加强焊缝(用于顿钻)；S一标准铣齿；X一楔形镶齿；。

R一圆锥形镶齿；Z一其他形状镶齿。

有些钻头，其结构可能兼有多种附加结构特征，则应选择一个主要的特征符号表示。