第4章钻头
- 格式:doc
- 大小:140.00 KB
- 文档页数:8
第四章井涌主要原因分析、预防及检测一、地层的非故意溢流在钻井过程中,由于操作或地层等方面的原因,致使地层流体进入井内,从而导致溢流的发生,我们把这种溢流称之为地层的非故意溢流。
溢流发生时,大量的地层流体进入井眼内,以致必须在井口设备承受一定压力的条件下关井。
在正常钻进或起、下钻作业中,溢流可能在下列条件下发生:1、井内环形空间钻井液静液压力小于地层压力;2、溢流发生的地层具有必要的渗透率,允许流体流入井内;我们不能控制地层压力和地层渗透率。
为了维持初级井控状态必须保持井内有适当的钻井液静液压力。
造成钻井液静液压力不够的一种或多种原因都有可能导致地层流体侵入井内。
最普遍的原因是:(1) 井眼未能完全充满钻井液;(2) 起钻引起的抽汲压力;(3) 循环漏失:(4) 钻井液或固井液的密度低;(5) 异常压力地层;(6) 下钻速度过快:(7) 固井之后环空气体的流动。
1、井内未能完全充满钻井液无论什么情况下,只要井内的钻井液液面下降,钻井液的静液压力就减小,当钻井液静液压力下降到低于地层压力时,就会发生溢流。
在起钻过程中,由于钻柱起出,钻拄在井内的体积减少,井内的钻井液液面下降,从而造成钻井液静液压力的减小。
不管在棵眼井中哪一位置,只要钻井液静液压力低于地层压力,溢流就有可能发生。
在起钻过程中,向井内灌钻井液可保持钻井液的静液压力。
灌入井内的钻井液的体积应等于起出钻柱的体积。
如果测得的灌入体积小于计算的钻柱体积,说明地层内的流体可能进入井内,溢流将会发生。
为了减少由于起钻时钻井液没及时灌满而造成的溢流,在起钻中应该做到以下见点:①计算起出钻具的体积(或查表);②测量灌满井眼所需要的钻井液体积;③定期把灌入钻井液体积与起出钻具的体积进行比较,并记在起、下钻记录上:④若两种体积不符要立即采取措施。
钻具的体积取决于每段钻具的长度、外径与内径。
尽管体积的数值很容易计算,但是由于有钻杆接头的影响,所以钻具体积表还是特别有用的。
1.本题答案为∶D解析∶加工内螺纹孔的工艺流程为∶先划线固定位置,然后钻孔,再攻丝。
2.本题答案为:D解析:下料时,截取桌腿的木料长度为600mm,桌腿长加上榫头长, 用不到样冲,攻丝是钳工加工方法,不是木工的。
3.本题答案为:B解析:本题考查的是工艺(零件加工)。
切削工件加持要牢靠,不可有抖动,以防锯割时工件移动而使锯条折断,夹持太远容易抖动;手握锯弓要舒展自然,右手握住手柄,左手轻扶在弓架前端,稍加用力;握锉刀时右手紧握锉刀木柄,左手轻扶锉刀前端。
4.本题答案为:C解析:本题考查具的使用。
丝锥属于钳工工具,用于加工内螺纹的工具,榫卯结构的木制小凳不需要内螺纹。
样冲属于钳工工具,一般划线后要用样冲在线条上冲岀小而均匀的冲眼,以便于观察,榫卯结构的木制小凳不需要冲眼。
螺丝刀用于装卸螺丝,榫卯结构的木制小凳不需要螺丝。
凿子属于木工工具,主要用于凿削榫眼或其他局部形状的铲削。
本题中榫卯结构的木制小凳的榫眼需要使用凿子。
5.本题答案为:B解析:自攻螺钉用于非金属或较软的金属,不用打底孔或攻丝,自攻螺钉是尖头的,这样才能“自攻”。
6.本题答案为:C解析:甲螺纹是外螺纹,加工工艺是套丝,工具是板牙和板牙架,台虎钳夹持工件;乙螺纹是内螺纹,加工工艺是攻丝,工具是丝锥和攻丝绞手,台虎钳夹持工件。
7.本题答案为:D①错误。
3D打印成本较高,不能取代工厂生产②错误。
打印的物品受粉末材料的限制。
抬个杠:靠这些无机粉末,不可能打印出有机物③正确。
在产品设计阶段,通过此技术可以很快完成产品的模型,如果换传统工艺可能需要几倍时间才能出模型④正确。
一台3D打印机+一台设计电脑足矣,不需要各种金工、木工等工具,更无需掌握众多工具的使用方法。
8.本题答案为:C解析:划针是钳工工具,用于在金属表面画出线痕,常与钢直尺、90度角尺搭配使用。
弓摇钻是钻孔的工具。
曲线锯顾名思义,可以锯割出曲线来,所以如果需要锯割图案或者花纹造型,可以用曲线锯进行切割。
2024年手电钻安全使用规程范文1、使用前要了解手电钻性能做好安全防护工作。
2.工作前应检查电钻的手提把和电源导线保持绝缘良好。
3.操作中发现漏电现象电机发热程度超过规定转动速度突然变慢或有异声时应立即停用交给维修工检修。
不得自行拆卸、装配。
4.钻头必须拧紧先对准孔后再开动电钻禁止在转动中手扶钻夹头对孔。
开始时应轻轻加压以防断钻头。
5向上钻孔时只许用手顶托钻把,钻薄板时须垫木板,要用钻头钻园轴类工件时,下面应垫三角铁以防移动,如用大钻头钻厚铁板时必须固定铁板,防止工件旋转伤人。
6、在潮湿地方工作时必须站在绝缘垫或干燥的木板上进行。
防止触电伤人。
7、电线路间不应有接头。
电源线严禁乱放、乱拖。
8、电钻未完全停止转动时不能卸、换钻头。
9、定期检查传动部分的轴承、齿轮及冷却风叶是否灵活完好适时对转动部位加注润滑油以延长手电钻的使用寿命。
10、手电钻的碳刷为消耗品使用一星期时间后进行手电钻保养更换碳刷或配件。
碳刷更换时注意让其接触良好。
11、停电、休息或离开工作场地时应立即切断电源。
12、工作完成后自觉清洁工作区域。
2024年手电钻安全使用规程范文(二)第一章总则第一条为加强对手电钻的安全使用管理,保护人身安全和财产安全,制定本规程。
第二条本规程适用于2024年及以后购买或使用的手电钻。
第三条手电钻是一种用来钻孔或螺纹加工的电动工具,必须按照规程进行正确使用和维护。
第二章手电钻的选择与购买第四条购买手电钻时,要选择符合国家安全规定并具有质量保证的产品,并检查是否有完整的标识和说明书。
第五条购买手电钻时,要根据实际需要选择适当的型号和规格,并参考专业人员的建议。
第六条购买手电钻时,要留意电源电压和频率是否符合当地电力供应要求。
第七条手电钻的配件要与机身配套,并检查是否完好无损。
第八条在购买手电钻后,要保留购买凭证和相关资料,以备后续需要。
第三章手电钻的安装与调试第九条手电钻的安装前,要确保电源已切断,避免发生触电事故。
钻孔作业安全操作规程钻孔作业通常被用于地质勘探、矿山开采和建筑工程等领域,因此安全操作规程对于保障人员的生命安全和财产安全至关重要。
以下是一份钻孔作业安全操作规程,以帮助确保作业的安全进行。
第一章总则第一条为保护钻孔作业人员的生命安全和财产安全,规范钻孔作业行为,特制定本规程。
第二章钻孔作业前的准备工作第二条钻孔作业前,必须进行钻孔设备的检查和维护工作,确保设备正常运转。
第三条钻孔作业前,必须对钻孔现场进行检测,排除一切安全隐患。
第四条钻孔作业前,必须对作业人员进行安全培训,确保其具备必要的操作知识和技能。
第三章钻孔作业中的安全操作要求第五条所有钻孔作业人员必须按照规定佩戴个人防护装备,包括头盔、防护眼镜、防护手套等。
第六条钻孔作业现场必须设置警示标志,明确指示禁止进入区域,防止无关人员进入危险区域。
第七条在作业现场,必须确保稳定的操作平台,以防止人员跌倒受伤。
第八条钻孔设备操作前,必须确认设备开关处于关闭状态,以免发生意外启动。
第九条钻孔作业过程中,必须保持机器设备的清洁和卫生,防止发生火灾和机械故障。
第四章钻孔作业中的安全防护措施第十条钻孔作业过程中,必须严格按照防护措施操作,防止发生意外伤害。
第十一条钻孔作业人员应定期检查和更换个人防护装备,保证其正常使用。
第十二条钻孔作业现场应设立紧急救援机制,以保障作业人员的生命安全。
第五章钻孔作业中的安全责任第十三条钻孔作业单位必须建立安全管理制度,明确责任人和相关管理人员的职责。
第十四条钻孔作业人员在作业期间必须自觉遵守安全规程,不得擅自变动和拆卸设备。
第六章钻孔作业事故应急处理第十五条一旦发生钻孔作业事故,应立即启动应急预案,采取行动保护人员的生命安全。
第十六条钻孔事故发生后,必须经过认真调查,查明事故原因,并采取相应措施防止再次发生。
第七章附则第十七条钻孔作业中的安全操作规程由相关部门负责监督执行,并对违规行为进行处罚。
第十八条钻孔作业中的具体操作规程可以根据实际情况进行调整和补充。
第四章溢流的原因、预防与显示一溢流原因分析及预防发生溢流或井涌时,地层流体大量进入井眼,为了保证井眼的安全,必须停止正常的作业,采取关井的办法来限制地层流体的流动。
在正常钻进或起下钻作业中,地层流体向井眼内流动必须具备下面两个条件:1)井底压力小于地层压力;2)地层具有必要的渗透性,允许流体的流动。
地层渗透性是人为不能控制的,因此发生溢流最本质的原因是井内压力失去平衡,井底压力小于地层压力导致的。
所以要维持一口井处于初级井控状态,必须要保证适当的井底压力。
而在不同工况下,井底压力是由一种或多种压力构成的一个合力。
因此,任何一个或多个引起井底压力降低的因素,都有可能最终导致溢流或井涌。
其中最常见的原因是:1)起钻时井内未灌满钻井液;2)过大的抽吸压力;3)钻井液密度不够;4)循环漏失;5)地层压力异常。
钻井液密度偏低,是造成溢流和井涌的最常见原因。
但最终导致井喷的井涌多发生在起下钻时,在起钻时发生井涌,特别是在钻具都起出井眼后发生的井涌是很难控制的。
1、起钻时井内未灌满钻井液起钻过程中,由于钻柱的起出,钻柱在井内的体积减少,井内的钻井液液面下降,从而静液压力就会减少。
不管在裸眼井段的哪一点上,只要静液压力低于了地层压力,溢流就可能发生。
起钻过程中,需要及时准确地向井内灌满钻井液以维持足够的静液压力。
钻具水眼畅通的情况下提钻,灌入的钻井液体积应等于提出的钻具的体积。
提出的钻具体积,也就是钻具的排替量,即钻具本身的体积所代换的等量钻井液的体积。
对于大多数普通尺寸的钻杆和钻铤应以钻具体积表的数据为准。
也可由下面的公式计算:排替量m3/m=7.854×10-7×(外径2mm-内径2mm)钻具的体积取决于每段钻具的长度、外径、内径,由于受钻杆接箍和内外加厚等因素的影响,计算结果与实际有一定的误差。
常用规范钻杆钢材体积见下表由于某种原因(钻头水眼堵或钻具水眼堵)造成湿提钻,即提钻喷泥浆,这种情况下灌入的钻井液体积应等于所提出钻具的排替量与内容积之和。
第四章钻头(Bit)
钻头是钻井中直接与地层交锋的重要工具,没有钻头就无法钻进,钻头的质量好坏直接影响到钻井的速度。
地下岩石性质变化极大,因而就需要各种不同类型的钻头来对付不同的地层。
钻头的类型:
1、按切削原理分类:切削型钻头(刮刀钻头、PDC钻头)
冲击压碎剪切型钻头(牙轮钻头)
研磨型钻头(金刚石钻头)
2、按功用分类:全面钻进钻头
环形钻进钻头(取心钻头)
特种钻头(扩眼、偏心)
第一节刮刀钻头(Drag Bit)
刮刀钻头是旋转钻井中最早使用的钻头。
一、刮刀钻头破碎岩石的基本原理
以刮挤和剪切作用来破碎地层
以正螺旋面吃入切削地层
刀翼受力:
钻压P→R→与剪切面垂直分力N
扭力T→与剪切面平行分力F
摩尔强度理论:
F≥剪切面积×岩石抗剪极限强度→岩石沿剪切面破碎 (1) 塑性岩石
岩石硬度小,容易吃入→塑性流动
(2) 塑脆性岩石:体积破碎
a. 小剪切破碎
b. 大剪切破碎P
T
F
R N
二、刀翼的几何形状和结构参数
1、结构:刀翼(切削刃)组合
平底翼正阶梯反阶梯反锥形
几个名词和概念:钻头体、翼(切削刃)、
平底、阶梯底、堆焊、刃尖角β、切削角α、底刃
厚度b、刃前角ϕ、刃后角ψ。
2、特点:结构简单、成本低;
钻头承压面积大,钻进时扭矩较大;
适用于软地层、中软地层钻进。
三、提高刮刀钻头的耐磨性
(1) 刀翼材料
(2) 镶装和平铺硬质合金
第二节牙轮钻头
因能适用于各种软硬不同的地层,是目前广为应用的一种钻头类型。
1909年,第一只牙轮钻头
1925年,自洁式牙轮钻头
1935年,移轴式牙轮钻头
1949年,喷射式牙轮钻头
1951年,镶硬质合金齿 25~40小时
1960年,密封润滑轴承 40~60小时
喷射密封润滑轴承镶硬质合金齿钻头→三合一或四合一钻头
βα
ϕ
ψ
b
一、牙轮钻头在井底的运动及破岩原理(三大破岩原理)
牙轮钻头的外型结构(看模型)
(1) 钻头体:钻头主体(有体式、无体式)。
(2) 巴掌:连接在钻头体上,装有牙轮轴,起支撑和固定牙轮的作用。
(3) 牙轮:有牙齿的圆锥体,可转动,用于破碎岩石。
(一) 牙轮钻头在井底的复合运动
基本假设( P51页)
(1) 井底刚性、平整
(2) 钻头刚性
(3) 牙轮与井底接触母线上压力均匀分布
(4)钻头及牙轮做等角速旋转
1、钻头的复合运动
(1) 钻头公转(引起的牵连速度)
(2) 牙轮转动(引起相对速度)
(3) 滑动(绝对速度)
(4) 纵向振动
(二)钻头的冲击压碎作用
1、纵振的频率和周期
要求:纵振周期大于岩石破碎需要的时间。
2、纵向位移(振幅)
与牙轮半径成正比、与牙齿数成反比。
3、纵振速度
牙轮半径越大、牙齿数越小、转速越高,则冲击速度越大。
4、冲击载荷
冲击载荷由钻头纵振引起,有利于破碎岩石,但也会使钻头轴承过早损坏,使钻柱处于不利工作条件。
(三)牙齿对地层的剪切作用
剪切作用是通过牙轮的滑动来实现的;
滑动:利用牙轮结构和安装位置上的变化来增加其对地层的剪切作用。
1、超顶:牙轮锥顶超过钻头轴心(碾子) 引起切向滑动,其大小与超顶距c 成正比。
切向滑动→剪切掉同一齿圈相邻牙齿破碎坑之间的岩石。
2、移轴:牙轮轴线偏离钻头轴心
引起轴向滑动,其大小与偏移值s 成正比。
轴向滑动→剪切掉齿圈之间的岩石; 3、复锥:牙轮母线有两个不同的锥度 总结:
(1) 压碎作用:钻压引起 钻压↑→破岩效果↑ (2) 冲击作用:钻头纵向振动引起
牙轮半径↑、转速↑、齿数↓→冲击速度↑ (3) 剪切作用:牙轮相对于井底的滑动引起
二、牙轮钻头的结构和类型 (一)牙轮钻头的基本参数 1、钻头直径 2、牙轮轴线偏移值
3、牙轮轴线与钻头轴线的夹角 (二)牙轮钻头的牙齿
1、铣齿:在牙轮本体上直接铣齿,齿面焊硬质合金粉。
齿形:楔形
c
自转
超顶滑动
公转
移
轴
滑
动
参数:齿高、齿距、齿尖角
特点:耐磨性差,用于钻切较软的地层
2、镶齿:牙轮本体上钻孔镶嵌碳化钨硬质合金齿;
齿形:楔形、锥型、三棱形、球形、抛射体形、平顶形;
3、自洗:同一钻头上的三个牙轮利用齿的交错排列互相清除钻屑,适用于软地层。
4、牙齿的布置
(1) 钻头每转一周,牙齿应全部破碎井底;
遮盖系数η=各轮圈齿宽总和/井底接触母线长度
井底击碎图
(2) 牙齿不落入旧坑
(3) 每齿均匀承担破岩任务→各齿圈齿数
(三)牙轮钻头的轴承
牙轮转动的心轴(轴承的改进过程)。
1、滚动(有滚动元件,滚珠----点接触,滚柱----线接触)
2、滑动(轴承无滚动元件,面接触)
优点:总承压面积大,载荷分布均匀,吸收震动好,可增大轴颈直径或增大轮壳厚度。
3、密封、储油润滑
(四)水眼(喷嘴)
洗井液循环的通道、水射流的换能器,水眼的演变与喷射钻井。
(五)钻头类型
1、国产牙轮钻头系列(P71,表2-6、2-5)
型式代号(7级),按表2-6。
系列名称代号(8类),按表2-5。
(除普通钻头用Y表示,其余用拼音法记忆。
)
钻头直径,用数字表示(英寸或毫米)。
2、IADC钻头编码(International Association of Drilling Contractors)
钻头结构特征(11级)。
钻头特征(7级)。
地层类别(4级)。
牙齿类别及适用地层(8级)。
第三节金刚石钻头
金刚石钻头最初只是用于硬地层和研磨性较大的地层,但由于近年来对金刚石钻头的不断改进,吸取了刮刀钻头的特点,使它现在不仅能适用于硬地层而同样也适用于软地层。
一、金刚石的物理机械性能
碳元素组成的结晶体。
特点:硬度大、抗磨损能力为钢的9000倍,
脆性、怕高温(455~860℃)。
二、金刚石钻头破碎岩石机理(“犁”的作用)
P+P P+P
P P
V V
(1) 静压入→塑性变形
(2) 静压入,P↑→圆形破碎坑
(3) 压入+旋转→破碎沟
岩屑尺寸/金刚石凸出部分=2~4
三、钻头类型和结构特点
类型:按功用分--取心钻头,全面钻进钻头;
按镶嵌方式分--表镶,孕镶;
按材料分--天然,人造,聚晶PDC。
(一)钻头外形(P81)
1、金刚石钻头工作剖面的几何形状
双锥阶梯剖面,软-中硬地层
双锥型剖面,硬地层
“B”型剖面,硬地层
带波纹的“B”型剖面,坚硬地层
2、金刚石钻头中心圆窝结构
(1) 扶正钻头
(2) 特殊斜面来破岩
(3) 个别镶金刚石的瓣超过钻头中心轴线
(二)金刚石的出刃和排列
1、粒度和出刃
粒度:软~中软地层 0.5~2 粒/可拉
中硬地层 3~6 粒/可拉
硬地层 8~12 粒/可拉
坚硬地层 12~15 粒/可拉出刃:(1/3)·直径(0.6~1.2 mm)
吃入:(1/10~1/100)·出刃
2、排列
交错排列,圆圈排列,脊圈排列
(三)保径
(四)水槽结构
逼压式水槽辐射型水槽
辐射型逼压式水槽螺旋形水槽
四、人造金刚石PDC 钻头
(一)人造金刚石的生产过程及机械性能 石墨 → 金刚石粉 → 聚晶金刚石
圆柱状Φ6×10,Φ6×6,Φ4×6,Φ3.5×5,Φ2×4
(二)PDC 钻头(Polycrystalline Diamond Compact bit) 聚晶金刚石层+碳化钨底层+柱状体部→切削元件(块) 切削机理:以切削方式破岩
第四章作业:
1、钻头有哪几种类型?它们各自的破岩方式是什么?
2、简述牙轮钻头的破岩原理。
移轴和超顶的作用是什么?
3、简述国产牙轮钻头代号各部分的含义。
高压5000~10000KPa
高温1000~2000℃
粘结金属
HT,HP 聚合。