牙轮钻头型号特征与失效形式介绍
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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。
牙轮钻头磨损评定方法SY 5415—91牙轮钻头磨损评定方法1主题内容与适用范围本标准规定了牙轮钻头磨损类别及分级、特征及代号、测量方法及描述。
本标准适用于石油钻井用牙轮钻头磨损分级。
2磨损类别及分级2.1牙齿磨损对于铣齿钻头和镶齿钻头的牙齿磨损,均以旧钻头与新钻头齿高磨损比值和总齿数比值的八分之几的数值来描述钻头牙齿磨损程度。
2.1.1铣齿钻头:是以齿被磨去的高度与新齿高度的比值作为定级依据。
齿高磨损比值按(1)式计算:C1=8(H1-H2)/H1 (1)式中:C1——齿高磨损比值;H1——与磨损牙轮对应齿排新钻头齿高平均数,mm;H2——磨损最严重牙轮上某排齿高的算术平均数,mm;2.1.2镶齿钻头:是以旧钻头上脱落、折断总齿数与新钻头总齿数(不包括背锥齿)的比值作为定级依据。
钻头脱落、折断总齿数比值按2)式计算:C2=8N2/N1 (2)式中:C2——脱落、折断总齿数比值;N2——旧钻头缺少的齿数,个;N1——新钻头总齿数,个。
2.1.3牙齿磨损分级:牙齿磨损分为8级,见表1。
表1齿高磨损比值>0>1/8>2/8>3/8 >4/8 >5/8>6/8>7/8 (掉断齿数比)0≤1/8 ≤2/8≤3/8≤4/8≤5/8≤6/8≤7/8≤8/8(>0(>1(>2(>3(>4 (>5(>6(>7 C1或C2 0≤1)≤2)≤3)≤4)≤5)≤6)≤7)≤8)牙齿磨损分级0 1 2 3 4 5 6 7 82.2轴承磨损对于滚动和滑动轴承的磨损,均以旧钻头已用轴承寿命与该钻头可用轴承寿命的比值的八分之几的数值为轴承磨损定级依据。
轴承寿命比值按(3)、(4)式计算:Z=8T2/T1 (3)N B W BT1=( )B1.( )B2.T B (4)N S W S式中:Z_——轴承寿命比值;T2——在N S和W S下已用去的轴承寿命,h;T1——在N S和W S下的轴承寿命,h;N S——旧钻头实际转速,r/min;W S——旧钻头实际钻压,kN;N B——统计的标准转速,r/min;W B——统计的标准钻压,kN;T B——在N B、W B参数下统计的轴承寿命,h;B1、B1——轴承磨损指数,详见表2。
三牙轮钻头特征摘要:牙轮钻头是石油钻井中使用最广泛的钻头。
这是由于三牙轮钻头旋转时具有冲击、压碎和剪切破碎岩石的作用,牙齿与井底的接触面积小,比压高、工作扭矩小、工作刃总长度大等。
因而使牙轮钻头能适用于多种性质的岩石,成为使用最广泛的钻头。
牙轮钻头可按牙轮数目的多少分为单牙轮钻头,双牙轮钻头、三牙轮钻头和多牙轮钻头等。
目前普遍使用的是三牙轮钻头。
一、三牙轮钻头的结构三牙轮钻头可分为五个部分,即钻头体、巴掌、牙轮、轴承和水眼。
密封喷射式钻头除上述基本部分外,还有储油补偿系统。
1、钻头体钻头体上部车有丝扣用于连接钻柱,下部带有巴掌。
钻头体上镶装喷嘴。
牙轮钻头可分为有体式和无体式两类。
钻头体与巴掌分别制造,然后将巴掌焊接在钻头体下侧的叫做有体式钻头,这种钻头的上部丝扣均为母扣;巴掌与三分之一钻头体做为一体,然后将三部分合焊在一起的叫做无体式钻头,无体式钻头均为公扣。
2、巴掌巴掌与牙轮轴相连,上面有轴颈,用于支承牙轮。
3.牙轮牙轮是一个外面带有牙齿,内腔加工成与轴颈相对应的滚动体跑道(或滑动磨擦面)的锥体,分单锥与复锥两种结构,如图5-5所示。
仅有主锥和背锥两个不同锥度的牙轮叫单锥牙轮,适用于硬或研磨性较强的地层;除主、背锥外还有1~2个副锥的牙轮叫复锥牙轮,适用于软或中硬地层。
牙轮表面的牙齿,由牙齿毛胚铣削加工或钻孔镶嵌两种方式制成。
牙齿是钻头破岩的主要元件。
由牙轮毛胚铣削加工而成的牙齿叫铣齿,这种钻头叫铣齿钻头。
将金属材料加工成一定形状的牙齿,镶嵌并固定在轮壳上的钻头叫镶齿钻头。
]4、轴承牙轮钻头的轴承结构有滚动轴承和滑动轴承两种。
目前广泛采用大轴承滑动副一滚珠轴承—第二道止推一小轴滑动副的滑动密封轴承结构。
其类型有四种:(1)普通滑动轴承,目前国产镶齿密封滑动轴承喷射钻头,大多采用这种类型的结构;(2)带固定衬套的滑动轴承;(3)带浮动补套的滑动轴承;(4)简易滑动轴承。
5、水眼牙轮钻头在牙轮之间设计有水眼,根据需要可在水眼内安装不同类型、不同直径和不同数量的喷嘴。
三牙轮钻头的认识与使用钻井公司李卫岭三牙轮钻头的认识与使用一、钻头的分类二、三牙轮钻头的认识二三牙轮钻头的认识三、钻头的使用和优选三钻头的使用和优选四、钻头失效分析四钻头失效分析目前石油钻井中使用的钻头分为刮刀钻头目前石油钻井中使用的钻头分为刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头三大类型。
牙轮钻头金刚石钻头三大类型河南油田所使用的钻进钻头主要是牙轮钻头和少量的金刚石复合片---PDC钻头。
刮刀钻头已淘汰不用。
刮刀钻头刮刀钻头有双翼刮刀、三翼刮刀、四翼刮刀之分,最常见的为三翼刮刀钻头的为三翼刮刀钻头。
牙轮钻头牙轮钻头按牙轮数目分有单牙轮钻头、双牙轮钻头、三牙轮钻头、多牙轮钻头。
最常见的为三牙轮钻头。
轮钻头多牙轮钻头最常见的为三牙轮钻头金刚石钻头金刚石钻头按金刚石来源分为天然金刚石钻头、人造金刚石钻头两大类。
石钻头两大类三牙轮钻头的认识与使用一、钻头的分类二、三牙轮钻头的认识二三牙轮钻头的认识三、牙轮钻头使用和优选三牙轮钻头使用和优选四、钻头失效分析四钻头失效分析二二、三牙轮钻头的认识钻头结构钻头认识工作原理二、三牙轮钻头的认识牙轮钻头主要有巴掌、轴承、牙轮、水眼、储油系统等部分组成。
部分组成二二、三牙轮钻头的认识三牙轮钻头结构牙轮钻头结构轴承结构切削结构储油系统钻头喷嘴㈠牙轮钻头的结构1、轴承结构:钻头轴承有三种:滚动轴承、滑动轴承、卡簧滑动轴承。
卡簧滑动轴承是主要为国外厂家产品,国内牙轮钻头的轴承绝大多数只有滚动轴承和滑动轴承二种。
轴承二种㈠牙轮钻头的结构1、轴承结构㈠牙轮钻头的结构1、轴承结构问题:GA114、HJT517G钻头的轴承属于哪种?二二、三牙轮钻头的认识三牙轮钻头结构牙轮钻头结构轴承结构切削结构储油系统钻头喷嘴㈠牙轮钻头的结构2、切削结构-----牙轮与牙齿牙轮是一个锥体,分为单锥和复锥两种。
单锥由主锥和背组成,单锥牙轮在井底的运动为纯滚动,适应于硬地层钻井;复锥由主锥、副锥和背锥三部分组成,这种牙轮在井底工作除了滚动外,还产生滑动,适应于较软地层钻井。
一、江钻油用牙轮钻头型号介绍1、钻头直径代号:用数字(整数或分数)表示,其数字表示钻头直径英寸数。
2、钻头系列代号:对于三牙轮钻头,按其轴承及密封结构主要特征,分为9 个标准系列和一个"王者之风"E系列钻头新产品。
除轴承和密封外,钻头结构上比较大的改进作为特殊结构,标准系列与特殊结构或特殊结构的组合组成特殊系列。
对于单牙轮钻头,钻头系列代号以“Y×”表示,“Y”指一个牙轮,“×”为设计编号,代表不同的钻头设计特征。
油用钻头系列主要有以下标准系列和新品E系列:3、钻头分类号:分类号采用SPE/IADC 23937的规定,由三位数字组成,首位数为切削结构类别及地层系列号,第二位为地层分级号,末位数为钻头结构特征代号。
4、钻头附加结构特征代号:为了满足钻井及地层的某些特殊需要,钻头需改进或加强时,则在分类号后加附加结构特征,采用1个或多个字母表示。
钻头附加结构特征代号见下表:示例:8 1/2HJT537GL钻头8 1/2 :钻头直径为8.5英寸(即215.9mm);HJT:滑动轴承金属密封、特别保径;537:低抗压强度,软至中地层镶齿钻头;G:掌背强化;L:掌背扶正块。
油用浅井牙轮钻头油用浅井牙轮钻头由上海江钻生产,钻头品种齐全,现有从8 1/2″--26″的3个标准系列的近200个品种,其中8 1/2″--12 1/4″适用于2000米以上浅部地层,13 5/8″--26″可适用于极软到极硬的各类不同地层。
油用浅井牙轮钻头型号介绍1、钻头直径代号:用数字(整数或分数)表示,其数字表示钻头直径英寸数。
2、钻头系列代号:对于三牙轮钻头,按其轴承及密封结构主要特征,分为3个标准系列。
除轴承和密封外,钻头结构上比较大的改进作为特殊结构,标准系列与特殊结构或特殊结构的组合组成特殊系列。
油用浅井牙轮钻头系列:江汉三牙轮钻头结构特点如下表:二、江汉三牙轮钻头介绍1、HJ系列三牙轮钻头2、HA系列三牙轮钻头结构特点:1、采用浮动轴承结构,浮动元件由高强度、高弹性、高耐温性、高耐磨性特点的新材料制成,表面经固体润滑剂处理。
三牙轮钻头的失效分析童永安(首钢岷山机械厂,甘肃天水741000)摘要:结合三牙轮钻头破岩机理,作了钻头的失效分析。
认为:止推面失效机理为冲击疲劳,轴承部位失效则是热疲劳,造成的主要原因是该部位强度和硬度较低。
对合金齿脱落、断裂和磨损3种失效形式的分析认为,冲击剥落、磨粒磨损、冲击疲劳和冲击热疲劳等交叠作用是导致合金齿失效的原因。
关键词:牙轮钻头;硬质合金齿;失效分析;裂纹;断裂中图分类号:P634.4文献标识码:A1三牙轮钻头产品简介三牙轮钻头是广泛用于石油、天然气的勘探、开采及铁矿、有色金属矿山钻凿炮眼等地矿工程的系列工具钻头,其设计结构主要由主体、牙轮、牙爪和轴承等部分组成。
其中主体主要用来连接牙爪与钻柱,牙爪用来支撑牙轮,牙轮是破碎岩石的部件,牙轮上合金齿是破碎井底岩石的工作刃,轴承由牙轮内腔,牙爪轴颈和滚动体组成,结构示意图见图1。
2三牙轮钻头工作原理的分析三牙轮钻头破岩机理利用了两种破岩方式的联合作用:一是轴向冲击破岩,二是回转刮削剪切破岩。
冲击回转钻进对不同岩性的岩层有不同的主要破碎手段。
当钻进脆性岩石时,主要利用冲击动载荷破碎岩石,瞬间产生的极大冲击力使岩石局部区域应力高度集中,来不及向周围岩石传递,当作用力达到岩石的弹性极限时就破碎。
同时回转力对凸起的岩石又产生了剪切作用,使岩石剪切分离并被碾碎。
但当钻头钻进塑性岩石时,上述效应就不明显,冲击功大部分消耗在岩石的塑性变形上,而剪切力此时就起主要作用。
冲击回转钻进是斜冲击破碎岩石。
由于钻头合金齿同时存在两个方向的运动,这就形成了切削刃总是与岩石表面成某一角度切入岩石。
角度的选择影响着破岩效果。
3钻头本体失效分析3.1钻头止推面失效分析牙轮与牙爪接触的止推面,主要承受撞击作用,宏观表现形式主要是表面下凹。
失效类型以冲击疲劳为主。
在实际工作中,牙轮与牙爪止推面的接触表面不可能全面接触,接触面上的作用力方向也不一定与二者的轴线重合,所以必然存在偏心撞击并使接触面的局部应力集中产生塑性变形。
牙轮钻头一、江汉牙轮钻头型号表示方法(一)、三牙轮钻头型号表示方法.型号的组成三牙轮钻头型号由钻头直径代号、系列代号、IADC 分类号和附加结构特征 代号四局部组成。
例如: 8 1/2 HJ 537 Y附哪结构特征代号系列代号.钻头直径代号钻头直径代号用数字(整数或分数)表示,代表钻头直径英寸数,各种规格 的钻头直径应符合SY/T5164的规定。
特殊情况下,用户定制的非标尺寸钻头可 以直接用公制尺寸表示。
例如:直径代号为8 1/2,表示钻头直径为8 l/2in 、公制尺寸215. 9mm 。
3、钻头系列代号钻头系列及代号见表1。
系列代号由一至三个字母组成。
对于H 、HA 、HJ 、FA 、FJ 、GA 、GJ 、W 等系 列,其含义如下:第1个字母表示轴承结构特征。
现有3种轴承结构:一 H-滑动轴承;一G-滚动轴承;一 F -浮动轴承;注:W 系列-非密封滚动轴承。
第2个字母表示密封结构。
现有3种密封结构,其中W 系列无第2个字母,表示为非密封。
化,以提高其耐磨性。
2.牙齿对岩石的破碎效率及影响因素钻井时岩石的破碎过程是异常复杂的,因为破碎工具的形状是多种多样的, 而施加的又是动载,其大小及方向均随时间而改变。
在井底的岩石还受岩石围压、 钻井液压等多种直径代号 直径代号力的作用。
通过实验室的模拟实验,对钻井过程中岩石破碎的特点进行分析说明:“压入的破碎”在破碎过程中起主要作用。
牙轮钻头的牙齿在轴向载荷作用下压入岩石(冲击动载过程),使齿面下的岩石产生体积破碎,形成坑穴;由于牙齿沿井底的滚碾作用,使破碎的坑穴不断扩大,加上水力作用不断剥离和清除岩屑,冲蚀并扩大岩石的破碎体积。
对于切削或磨削型的钻头(刮刀钻头或金刚石钻头),既有在钻压作用下对岩石的压入,又有在钻头扭矩的作用下对岩石的切削。
所有同时与井底岩石相接触的齿顶面积总和构成了牙轮钻头的承压面积。
钻井时岩石破碎的效率决定于牙齿上的比载荷和钻头的转速。