第三讲:钻井方法与破岩工具
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识别工具12接头、打捞丝扣外型尺寸抗拉极限打捞直径3接头、本体外型尺寸45上接头、矛杆、卡瓦、锁67芯轴、圆卡瓦、释放圆环、引鞋外型尺寸打捞范围8910上接头、筒体、弹簧、卡瓦座、卡瓦、键、垫环、引鞋1112上接头、壳体总成、密封圈、螺旋卡瓦、控制环、引鞋外型尺寸接头螺打捞尺寸许用拉力上接头、壳体总成、篮式卡瓦、铣空环、内密封圈、0型圈、引鞋外型尺寸打捞尺寸1314上接头、筒体、窗舌型号外径接头螺纹接箍尺寸窗口排数窗舌数井眼15上接头、筒体、卡瓦、控制环、引鞋外型尺寸接头螺许用拉力1617上接头、筒体、内套、弹簧、卡瓦、引鞋外型尺寸打捞尺寸许用拉力18上接头、压盖、壳体、磁钢、芯铁、隔磁套、引鞋工作井眼192021上接头、阀体总成、筒体总成、篮筐总成、铣鞋总成工具尺寸工作井眼2223上接头、筒身、抓齿24上接头、锁紧螺母、导向螺钉、芯轴、卡瓦、冲砂管型号接头螺纹落鱼规格许用拉力KN 工作井眼26上接头、钩身、凸轮钩、轴销、扭簧组成型号接头螺纹钩体长度及钩数工作井眼272829上下接头、销钉、调节环、胶筒、隔环、密封圈、中心管、承压接头、作封剪钉、键长度外径内通径坐封载荷工作压力工作温31操作方法1.按设计要求下至预计深度,按所需坐封高度下放管柱加压距坐封。
2.装井口采油树后试压合格。
3.上提管柱胶筒收回解封。
注意事项1.所接尾管长度一般不大于50m。
2.单独使用不能超过二级,一般为一级。
名称Y211封隔器结构上下接头、定位销钉、调节环、胶筒、隔环、密封圈、坐封剪钉、卡瓦、扶正块、滑环与销钉、轨道中心管等组成323334操作方法1.下至预计深度后,上提管柱至坐封高度,转动管柱后下放并加压坐封。
2.上提管柱胶筒收回解封。
注意事项1.工具下井过程中不能猛顿猛放。
2.不能转动管柱防止中途坐封。
名称Y341封隔器(注水井)结构上下接头、密封圈、平衡活塞、内外中心管、活塞、胶筒、剪断销钉、卡块型号最大外径最小通总长工作压力工作温3536上下接头、密封圈、胶筒、硫化芯子、中心管、滤网罩最小通37上下接头、上下卡瓦、轨道中心管、胶筒、坐封剪钉最小通防坐3839结构上下接头、中心管、胶筒、活塞、活塞套、卡瓦、上下锥体等组成技术规范外径mm最小通径mm 坐封载荷KN工作压力MPa工作温度℃114 48 15-20 25 120用途主要用于代替水泥塞。
钻眼爆破破岩法钻眼是实施爆破的第一步重要工作,而且在很大程度上决定着井巷的掘进速度。
钻眼时,应根据不同的施工方法、选择合适的钻眼机具。
钻眼机械主要有凿岩机、煤电钻、凿岩台车和钻装机。
一、凿岩机及凿岩工具(一)凿岩机的分类我国岩巷施工使用的凿岩机主要有三种:风动凿岩机、电动凿岩机和液压凿岩机。
风动凿岩机又可分为手持式、气腿式、向上式和导轨式四种类型;电动凿岩机分为手持式、支腿式和导轨式三种类型;液压凿岩机分为支腿式、轻型导轨式和重型导轨式三种类型。
1、风动凿岩机由柄体、气缸、机头、气腿、水管、气管、注油器等部分组成。
国产凿岩机按冲击频率可分为低频、中频和高频。
冲击频率在2000次/分以下的为低频率凿岩机,2000次/分~2500次/分的为中频率岩机,超过2500次/分的为高频凿岩机。
除YTP-26为高频凿岩机外,其余均为低、中频凿岩机。
风动凿岩机是我国岩巷施工的主要凿岩机具,这类凿岩机具有结构简单,维修方便,操作灵活,重量轻,控制系统集中,可多台钻同时作业,风水联动,气腿可快速缩回等优点。
主要缺点是:动办消耗大,工作环境差,噪声大。
2、液压凿岩机液压凿岩由冲击机构、转钎机构、供水排粉机构、液压马达、配油阀和蓄能器等组成。
3、电动凿岩机电动凿机由冲击机构、转钎机构、润滑装置、支腿、空压机和电控箱等组成各机构的组成及工作原理概述如下:电动凿岩机主要用于小型矿井和大、中型矿井压风系统未能建立的区域。
这种凿岩机钻孔速度慢,支腿系统复杂,很不灵活,不便安排多台钻同时作业,直接影响报刊进尺水平的提高。
(二)凿岩工具凿岩工具通常称为钎子,包括钎头、钎杆、钎肩和钎尾。
钎子有整体的和组合的两种,现广泛采用活头钎子。
钎头:直接破碎岩石的部分。
要求它锋利、坚韧耐麿、排粉顺利、制造及修麿简便,成本低。
现场使用最多的是镶硬质合金片的一字形钎头和十字钎头,直径为40mm~43mm。
钎杆:传递冲击的扭矩的部分。
要求它具有较高的强度,常用中空碳素钢、硅锰钼钢,直径为22mm~38mm。
钻井的破岩动机原理钻井的破岩动机主要是指钻井过程中所使用的破岩工具和技术。
破岩动机的原理是利用物理力学的原理来破碎岩石,使其变得更容易被钻机钻穿。
钻井的主要目的是将钻头钻进地下岩石,以获取地下的水源、矿物资源或石油天然气等。
在进行钻井工作时,传统的钻井方法是使用回转钻机和钢管,通过旋转钢管来推动钻头,靠切削岩石的方式进行钻井。
然而,对于一些特别坚硬的岩石,使用传统的钻井方法往往效率低下,所以需要使用破岩动机来破碎这些坚硬的岩石。
破岩动机常见的几种原理包括冲击破岩原理、旋风破岩原理和水压破岩原理等。
第一种原理是冲击破岩原理。
冲击破岩原理是利用冲击力对岩石进行打击,通过冲击力将岩石击碎。
常见的冲击破岩工具有冲击器和冲击槽等。
冲击器通常由冲击器体、冲击器钻头和冲击器锤头等部分组成。
在钻井过程中,冲击器钻头被放置在钻头的下方,冲击器锤头通过冲击器体作用在冲击器钻头上,使其不断向下冲击岩石。
这样,冲击力就可以将岩石击碎,便于下一步的钻井。
第二种原理是旋风破岩原理。
旋风破岩原理是利用高速旋转的冲击气流对岩石进行打击。
常见的旋风破岩设备有旋风锥、旋风洗石器等。
在钻井过程中,旋风破岩设备会产生高速的旋风气流,气流中含有沙粒、钢丝或其他硬质材料,这些硬质材料会通过旋风气流的高速冲击力来击碎岩石。
这种方法主要适用于较松软和脆弱的岩石。
第三种原理是水压破岩原理。
水压破岩原理是利用高压水流对岩石进行打击。
常见的水压破岩设备有高压水枪、喷射式水锤等。
在钻井过程中,高压水流会产生强大的冲击力,水压力会将岩石击碎或剥离。
此外,通过改变水流的角度和方向,可以进一步增强冲击力,从而提高破岩效果。
综上所述,钻井的破岩动机主要依靠物理力学原理来进行岩石的破碎。
冲击破岩原理、旋风破岩原理和水压破岩原理是常见的破岩动机原理。
通过利用这些原理,可以更加高效地将钻头钻进坚硬的岩石,从而提高钻井的效率和成功率。
第三讲钻井方法与破岩工具钻井是指利用钻头和其他工具在地下进行钻孔的一种方法。
钻井是石油、天然气等资源勘探和开发的重要环节,是获取地下资源的关键步骤之一、本文将介绍一些常用的钻井方法和破岩工具。
一、钻井方法:1.传统钻井方法:传统钻井方法主要包括旋转钻进和冲洗钻进两种方式。
旋转钻进是指通过旋转钻头,将钻头插入井底,利用转动力将钻头推入地下,然后将钻井液注入钻孔,形成旋涡,以清除岩屑和降温,同时帮助稳定井壁。
冲洗钻进是指在井内注入清水或钻井液,利用高压流体将岩石研磨成碎片,从而形成钻井。
这种方法通常用于岩石崩溃性较弱的情况下。
2.高压水炮钻井法:高压水炮钻井法是指利用水压的力量进行钻井的方法。
该方法通常用于软土层、砂质土层等地质环境不复杂的情况下。
它主要通过高压喷口产生的水流冲击力来破碎地层,然后将碎屑排出井外。
3.旋喷钻井法:旋喷钻井法是指通过旋转和喷射压力,将钻头推入地下的方法。
该方法主要使用在软土层和浅层岩石层,以快速有效地完成钻井作业。
4.钻针爆破钻井法:钻针爆破钻井法是一种借助爆炸力量进行钻井的方法。
它主要通过在钻孔底部安装特制的爆炸装置,然后对其进行引爆,以破坏并清除地层,完成钻井。
二、破岩工具:1.钎头钻头:钎头钻头是一种用于钻孔的工具。
它通常由硬质合金或钻石制成,用于破碎地层。
钎头钻头可以根据需要选择不同形状和尺寸,以适应不同的地质环境。
2.钻头:钻头是一种钻井工具,用于在地下进行钻孔。
它通常由硬质合金或钻石制成,用于切割地层。
钻头通常具有多个刀片,可以根据需要选择不同的刀片进行替换,以适应不同的地质环境。
4.破岩爆破剂:破岩爆破剂是一种用于破碎地层的化学药剂。
它通常包括炸药和起爆药两部分,通过引爆炸药来产生巨大的冲击力,破碎地层。
破岩爆破剂通常用于硬岩层或地层复杂的情况下。
总结:钻井方法和破岩工具在石油、天然气等资源勘探和开发中起着至关重要的作用。
了解并掌握不同的钻井方法和破岩工具,能够更加高效地完成钻井作业,提高勘探和开发效率。
《钻井与完井工程》
本节主要内容
一、钻头的类型
牙轮钻头
全面钻进钻头
本节主要内容
二、刮刀钻头
优缺点和适用条件
刮刀钻头适用于松软一软的地层
本节主要内容
1.牙轮钻头的基本结构
2.牙轮钻头的破岩机理
2.牙轮钻头的破岩机理
单、双齿交替着地引起纵向振动
本节主要内容
四、金刚石钻头
1.金刚石钻头的类型
PDC钻头TSP钻头
天然金刚石钻头
喷嘴钻头体
2.PDC 钻头的基本结构钢体PDC 钻头胎体PDC 钻头
四、金刚石钻头
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四、金刚石钻头
3.PDC钻头的破岩机理
4.PDC钻头的正确使用
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钻井的方法钻井常规方法:顿钻用钢丝绳把顿钻钻头送到井底,由动力机驱动游梁机构,使游梁一端上下运动,并带动钢丝绳和钻头产生上下冲击作用。
破碎岩石,又称冲击钻,是一种古老的钻井方法。
顿钻钻机的天车台有3个滑轮,各通过一根钢丝绳,用来下套管、捞砂和起、下钻具。
用顿钻钻井,钻进和捞砂必须相间进行。
顿钻钻速慢,效率低,不能适应井深日益增加和复杂地层的钻探要求,逐渐被旋转钻代替。
但它有设备简单,成本低,不污染油层等优点,可用于一些浅的低压油、气井,漏失井等。
所以在美国等国家仍有一定数量的油、气井用顿钻法钻井,中国陕北延安地区油井和四川自流井地区的盐井,绝大多数是用顿钻法打成的。
旋转钻利用钻头旋转时产生的切削或研磨作用破碎岩石。
是当前最通用的钻井方法。
1901年美国首先使用。
中国于30年代中期开始使用,它比顿钻钻速快,并能处理井塌、井喷等复杂情况,按动力传递方式不同,分转盘钻和井下动力钻两种。
转盘钻,在钻台的井口处装有转盘,转盘中心旋转部分有方孔,钻柱最上端的方钻杆穿过该方孔,方钻杆下接钻柱和钻头。
动力机驱动转盘时带动钻柱和钻头一起旋转,破碎岩石,井眼随钻柱不断加长而加深,岩屑随循环泥浆返至地面。
井下动力钻利用井下动力钻具带动钻头破碎岩石。
特点是钻进时钻柱不转动,磨损小、使用寿命长、特别适于打定向井。
井下动力钻有涡轮钻、螺杆钻、电动钻具等。
前两种靠高压泥浆驱动,后一种是用电驱动。
30年代初苏联首先使用涡轮钻钻井,中国从50年代起先后使用涡轮钻和螺杆钻,主要用于钻定向井。
电动钻需要特殊的带电缆的钻柱,尚未大量使用。
钻井新法新钻井方法50年代以来,有的国家研究了新的钻井方法,其中激光法、爆炸法、电弧法、电子束法、电火花法等都处于试验研究阶段,投入工业试验的有下列3种。
冲旋钻把冲旋钻具接在钻头上,利用循环的液体或气体推动冲旋钻具的心轴,使钻头同时以冲击和旋转两种动作破碎岩石。
适用于中硬地层。
柔杆钻用钢丝橡胶结构的柔杆代替钻杆,并接以井下动力钻具,用具有大直径滚筒的特殊地面装置起下柔杆,可缩短起下钻时间,并可于起下钻时不停地循环泥浆。
岩石破碎与破岩工具XX(西南石油大学,成都,610500)1.引言1.1.研究对象:随着工业和社会经济活动日益发展,人们从事的岩土破碎工作量日益增多。
固体、气体、液体矿床的勘探开发,各种地下工程的建设等,都必须对岩土进行破碎剥离。
所以,岩石破碎学研究的对象是岩土。
1.2.岩石破碎学所研究的内容和范围在各种施工时,人们总是在不断努力改善岩土破碎效果以加快施工进度。
为此,人们致力于改进碎岩的工具和方法,以利于破碎岩石。
但为了施工能得到有效的进行,还希望所施工的岩石具有一定的稳定性和牢固性,以保证施工后的形态。
岩石破碎实际包括破碎和稳定的两个范畴。
既岩石在各种外载和物化条件作用下的破碎规律、破碎效果、破碎过程、以及在上述作用下保持稳定的极限条件。
此外,由于目前碎岩方式仍然是以机械方式为主,机械方式碎岩时很重要的问题是碎岩工具的磨损与消耗,因此研究岩石破碎过程就必然要和摩擦、磨损相联系。
简单说岩石破碎学研究的内容和范围是:研究在不同条件下钻掘岩石的力学过程,研究碎岩工具的磨损过程,研究施工岩体的失稳条件及计算方法等。
1.3.岩石破碎学研究的目的意义岩石破碎学研究的内容是要深刻了解所钻掘岩石的性能;了解机械破碎岩石的力学过程;了解碎岩工具的磨损过程;以及描述与计算这些过程的方法。
其最终目的是:为了提高破岩效率、降低材料消耗;为了提高经济效益、降低钻掘成本;为了提高施工安全性,降低各种工程事故。
其意义在于有效地实现安全、高效、低耗的施工生产。
2.岩石破碎的基本原理及破岩石方式2.1.岩石破碎原理(1)热力剥离如图1所示的热力剥离破岩原理,当岩石表面快速加热而产生的高应力超过岩石的强度时,则发生热力剥离。
(2)机械应力如图2所示的机械应力破岩原理,岩石通过冲击、磨蚀、冲蚀方式进行机械破碎,当这些机械作用产生了超过岩石的拉伸或剪切应力时就发生塑性屈服和脆性破坏。
在石油工程钻井领域,机械应力是使岩石破碎的主要原因。