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![[资料]三牙轮钻头特点](https://uimg.taocdn.com/9a54417f24c52cc58bd63186bceb19e8b8f6ec11.webp)
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。
江钻油用牙轮钻头江钻股份公司1982年开始使用国外先进的J、X、R系列钻头制造技术，以后又陆续引进了ATJ、ATM、ATX、MAX、GT等系列钻头技术。
经公司科技人员二十多年来卓有成效的研究，不仅发展了原引进的系列产品，而且还先后开发出具有自主知识产权的浮动轴承技术、大井底覆盖技术、双流道技术、等磨损齿技术、单牙轮钻头技术等多项技术，并形成系列钻头新产品江钻油用牙轮钻头结构新颖，品种齐全，现有9个标准系列25种规格600多个品种，可适用于软到极硬的各类不同地层。
江钻油用牙轮钻头型号介绍江钻油用牙轮钻头型号由四部分组成：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。
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。
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，油用钻头系列代号见下表1。
表1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。
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如下表3。
表3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。
钻头附加特征技术介绍（注：每个特征后附照片）C：表示在钻头中心位置布置有喷嘴。
中心喷嘴能够有效清洗牙轮，减少钻头的泥包现象，提高钻头的机械钻速。
它适合极软到软地层的钻井。
H：表示金刚石复合齿保径。
三牙轮钻头的结构及工作原理在石油钻井作业中，三牙轮钻头是使用最多的，且能适应各种地层的钻头。
1909年世界上出现了第一个牙轮钻头;1925年出现了自活式牙轮钻头，解决了软地层钻头牙齿间积存岩屑而易产生泥包的问题;1933年出现了滚动轴承的三牙轮钻头;1935年牙轴钻头进一步的改进，出现了移轴三牙轮钻头;1949年开始发展喷射钻井，很快应用到牙轮钻头上来;1951年使用了镶硬贡合金的钻头，使得钻头在极硬的地层中的使用寿命和钻速都得到提高;1960年试制成功了密封润滑轴承，使工作时间达到了40~60小时，钻头的进尺提高50%;(一)三牙轮钻头在井底的运动牙轮钻头在井底工作时的运动状态和受力状态是相当复杂的。
要想了解钻头破碎岩石的工作原理之前就必须要了解钻头在井底的运动规律。
为了便于从理论上分析工轴钻头的运动规律，在分析之前先做如下的假设：①井底和钻头都是刚性的; ②牙轮与井底接触的母线上压力是均匀分布的; ③钻及牙轮是作等角速旋转的(二)钻头的冲击、压碎作用三牙轮钻头在井底工作时，由钻头共振产生牙齿对岩石的冲击、压碎作用，是牙轮钻头破碎岩石的主要方式。
钻进时钻头在井底产生共振，使钻柱不断压缩与伸张，下部的钻柱把这种周期性的弹性变形能传递给牙齿，这就是钻头破碎岩石时牙齿冲击压力的来源。
(三)牙齿对地层的剪切作用为了提高牙轮钻头的破岩效率，除要求牙齿对井底岩石产生压碎、冲击作用外，同时对中硬和软地层来说还要求有一定的剪切作用。
剪切作用主要是通过牙轮在井底滚动的同时还要产生轮齿对岩石的相对滑动来实现。
在现实的工作中，产生滑动的原因有三个：超顶超顶超顶超顶、复锥复锥复锥复锥和移轴移轴移轴移轴。
1、超顶引起的滑动超顶牙轮产生的切线方向的滑动，滑动速度的大小与超顶距成正比。
在纯滚动点的两侧，其滑动方向是相反的。
2、复锥引起的滑动复锥牙轮包括主锥和副锥。
虽然复锥牙轮的主锥顶与钻头的中心是重合的，但其副锥顶(延伸线)必然是超顶的。
第六章破岩工具及其破岩机理引言石油钻井使用的破岩工具主要有四类：1.牙轮钻头；2.聚晶金刚石钻头；3.单晶金刚石钻头；4.刮刀钻头。
破岩工具不同，其结构、破岩机理不同。
了解和掌握不同破岩工具的结构及其破岩机理，对于破岩工具的选型、结构优化设计、钻井参数的优化及破岩工具应用等都具有重要意义。
第一节牙轮钻头牙轮钻头是石油钻井工程中应用最为广泛的一种钻头。
具有适应地层广，机械钻速高的特点。
牙轮钻头的分类：按牙齿的固定方式分为：镶齿和铣齿（图3.8)；按轴承类型分为：滚动轴承和滑动轴承（图3.9)；按密封类型分为：橡胶密封和金属密封（图3.10)；按牙轮数量分为：单牙轮钻头、双牙轮钻头和三牙轮钻头（图3.11)。
图3.8镶齿和铣齿牙轮钻头滑动轴承结构滚动轴承结构图3.9滚动轴承和滑动轴承牙轮钻头橡胶密封金属密封图3.10橡胶密封和金属密封三牙轮钻头双牙轮钻头单牙轮钻头图3.11 单牙轮钻头、双牙轮钻头和三牙轮钻头一、牙轮钻头结构一、牙轮钻头的结构图3.12 牙轮钻头结构描述牙轮钻头牙爪（巴掌）牙轮钻头结构可分为以下主要部分描述(图3.12)：①接头：钻头上部车有丝扣，供与钻柱连接用；②牙爪(也称巴掌)：上接壳体，下带牙轮轴(轴颈)；③牙轮与牙齿；④轴承系统；⑤储油密封补偿系统；⑥水力结构：喷嘴数量、尺寸形状、空间结构参数。
一)牙轮及牙齿1.牙轮牙轮是用合金钢经过模锻而制成的锥体(如图3.13) ，牙轮锥面或铣出牙齿（铣齿钻头)，或镶装硬质合金齿(镶齿钻头)，牙轮内部有轴承跑道及台肩，牙轮外锥面具有两种至多种锥度。
单锥牙轮仅由主锥和背锥组成；复锥牙轮由主锥、副锥和背锥组成，有的有两个副锥（图3.14）。
轴承跑道铣齿镶齿位置图3.13 牙轮结构示意牙轮图3.14 牙轮锥面结构形式2.铣齿铣齿牙轮钻头的牙齿是由牙轮毛坯经铣削加工而成的，主要是楔形齿，齿的结构见图3.15，根据齿位置的不同分为保径齿、内排齿和修边齿。
牙轮钻头技术交流内容江钻技术开发部一牙轮钻头工作原理与结构简介二江钻牙轮钻头产品概述三目前最新个性化产品四四川油田钻头选型建议五三牙轮钻头的使用六国外钻头新技术简介一三牙轮钻头工作原理与结构简介在石油钻井中，牙轮钻头使用最多，并能适应各种地层的钻井。
牙轮与牙齿的运动，也决定牙齿对地层岩石的破碎作用。
（一）三牙轮钻头工作原理1、钻头的公转钻头绕自身轴线作顺时针方向旋转的运动叫公转。
钻头的公转速度就是转盘或井下动力钻具的旋转速度。
钻头公转时，牙轮也绕钻头轴线旋转，牙轮上各排牙齿绕钻头轴线旋转的线速度不同，外排齿的线速度最大。
2、钻头的自转钻头旋转时，牙轮绕牙掌轴线作反时针旋转的运动叫自转。
牙轮的自转速度决定于钻头的公转转速，并与牙齿对井底的作用有关，是岩石对牙齿的吃入破碎作用产生阻力作用的结果，在纯滚动条件下，牙轮自转的转速是钻头公转转速的1.5倍。
3、钻头的纵振（轴向振动）冲击压碎作用钻头工作时，牙齿与井底的接触是单齿、双齿交替进行的。
单齿着地时，牙轮的轮心处于最高位置，双齿着地时轮心下降。
轮心位置的变化使钻头沿轴向作上下往复运动，就是钻头的纵向振动，它与牙齿的齿高、齿距等钻头结构参数及岩性有关。
软地层振幅小，硬地层振幅大。
振动频率与齿数和牙轮转速成正比。
4、钻头的滑动剪切破碎作用破碎不同类型的岩石，要求钻头有不同的滑动量，滑动量由钻头结构参数决定。
软地层钻头滑动量大，硬地层应尽量小或不滑动，避免牙齿早期损坏。
但实际钻井中，即使设计的纯滚钻头仍然存在着滑动。
5、钻压对岩石破碎速度的影响岩石的破碎过程分三个区段：Ⅰ表面破碎阶段、Ⅱ疲劳破碎阶段、Ⅲ体积破碎阶段。
如下图左，表面破碎时，钻压远小于岩石硬度；随着钻压增大逐渐接近岩石的硬度，通过牙齿多次对岩石的冲击，使岩石出现微裂纹而产生体积破碎，为疲劳破碎；当钻压达到或超过岩石硬度时，牙齿每次冲击都能使岩石产生体积破碎，为体积破碎。
当产生体积破碎时，机械钻速迅速增加。
牙轮钻头生产工艺牙轮钻头是一种常用的石油钻井工具，用于岩石的钻井、钻井工程中。
其生产工艺一般包括以下几个步骤：1. 材料准备：选择合适的材料作为牙轮钻头的主要组成部分。
常用的材料有高速钢、硬质合金等。
这些材料具有良好的耐磨性和耐腐蚀性能。
2. 钢锭处理：将选好的材料加热到一定温度，然后进行热处理，使其获得所需的力学性能。
热处理的过程包括淬火、回火等步骤，以增强钻头的强度和硬度。
3. 切割工艺：按照设计要求，使用数控机床和切割工具对钢锭进行剪切和修整。
这样能够使其形成圆形的钻头基体。
4. 牙轮加工：通过数控机床进行细小牙轮的切割和成型。
这个过程中需要保证牙轮的尺寸和间距符合设计要求。
5. 焊接：将切割好的牙轮和钻头基体进行组装，并进行焊接。
焊接工艺一般采用电弧焊接或高频感应焊接。
焊接完毕后，需要进行焊缝的修整和抛光，以保证焊缝的质量。
6. 硬质合金喷涂：将钻头的切削刃部分使用硬质合金进行喷涂。
硬质合金有良好的耐磨性能，能够保护钻头的切削刃不易磨损。
7. 热处理：对整个钻头进行热处理，以提高其硬度和抗磨性能。
热处理一般包括淬火、回火等步骤。
8. 表面处理：对钻头的表面进行喷砂处理，以增强其表面的粗糙度和附着性能。
这样能够提高钻头与岩石的接触面积，提高钻井的效率。
9. 检测与质检：对生产出来的牙轮钻头进行质量检测。
常用的检测方法包括金相显微镜观察、硬度测试、金属lograph等。
10. 包装与出厂：将合格的牙轮钻头进行包装，并做好相应的标志和标识。
然后将其出厂，交付给客户使用。
通过以上工艺步骤的处理，可以保证牙轮钻头的质量和性能，满足钻井工程的需要。
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。
一、牙轮钻头1、结构1）钻头的结构特点三牙轮钻头是由牙掌、牙轮、轴承、锁紧元件、储油密封系统、切削齿和流道喷嘴水力结构等二十多种零部件组成。
2、工作原理1)钻头的公转钻头的公转速度就是转盘或井下动力钻具的旋转速度。
钻头公转时，牙轮也绕钻头轴线旋转，牙轮上各排牙齿绕钻头轴线旋转的线速度不同，外排齿的线速度最大。
2)钻头的自转钻头旋转时，牙轮绕牙掌轴线作反时针旋转的运动叫自转。
牙轮的自转速度决定于钻头的公转转速，并与牙齿对井底的作用有关，是岩石对牙齿的吃入破碎作用产生阻力作用的结果。
3)钻头的纵振（轴向振动）冲击压碎作用轮心位置的变化使钻头沿轴向作上下往复运动，就是钻头的纵向振动，它与牙齿的齿高、齿距等钻头结构参数及岩性有关。
软地层振幅小，硬地层振幅大。
振动频率与齿数和牙轮转速成正比。
4)钻头的滑动剪切破碎作用破碎不同类型的岩石，要求钻头有不同的滑动量，滑动量由钻头结构参数决定。
软地层钻头滑动量大，硬地层应尽量小或不滑动。
3、江钻牙轮钻头表示方法江钻三牙轮钻头型号由四部分组成：钻头直径代号钻头系列代号钻头分类号钻头附加结构特征代号示例：8 1/2MD517X8 1/2：钻头直径8.5英寸（215.9mm）MD：高速马达钻头系列代号517：适合低抗压强度和高可钻性地层的镶齿钻头X：主切削齿为凸顶楔形齿1)钻头直径代号：用数字（整数或分数）表示，单位一般为英寸。
2)钻头系列代号：对于三牙轮钻头，按其适用功能、轴承及密封结构主要特征等方面，分为13个标准系列。
钻头应用表配套系统——轴承和性能3)三牙轮钻头分类号、江钻牙轮钻头与IADC 编码对应表和钻头类型与地层级别对应关系表：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。
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。
三牙轮钻头水眼双击自动滚屏发布者：admin 发布时间：2011-11-16 阅读：1342次【字体：大中小】三牙轮钻头水眼是在钻头体的适当位置开出的孔道，与钻头体内腔流道相连通，构成了钻井液由钻杆内部进入井底的通路．普通(非喷射式)钻头的水眼，仅是在钻头体的适当位置开孔并焊上水眼套，而适合喷射钻井需要的钻头即喷射式钻头，则要在水眼处安装硬质合金喷嘴，且对水眼有关的钻头结构有特殊的要求，即：钻头体内腔流道应使钻井液流动时阻力最小；喷嘴形状应有较好的射流特性(流量系数大、等速核长)；可以根据水力设计要求，方便地选用和更换喷嘴；水眼的布置(喷射方向、水眼位置的高低、数量等)要有利于清除岩屑．喷射式钻头所用的喷嘴，在钻头工作后可拆下重复使用，通常采用卡簧挡圈式或压帽将其固定在三牙轮钻头体上，并用O形圈进行径向或端面密封，以防止钻井液从水眼与喷嘴间隙流过时刺坏钻头体使喷嘴落井。
喷射式钻头与普通钻头的区别，主要在于它的喷嘴特别讲究。
钻井液通过它的喷嘴以后能形成喷射钻井所需要的钻井液射流。
对于喷射钻井来说，要求射流具有较小的扩散角和较长的等速核长度，以及较高的射流水力参数，而影响上述参数的主要因素是喷嘴的结构及衡量能量转换效率的喷嘴流量系数。
实验证明，不同结构的喷嘴，不仅流量系数不同，而且它们形成的射流的扩散角和等速核长度也不同。
所谓喷嘴结构，主要包括喷嘴的流道形状、喷嘴高度和喷嘴直径。
目前国内外常用的几种高效能喷嘴分别为；椭圆进口喷嘴、圆弧进口喷嘴、双圆弧进口喷嘴、锥形流道喷嘴、流线形喷嘴及等变速形喷嘴。
这些喷嘴的结构设计参数及水力特性参数(扩散角、等速核长度、流量系数)可由文献中查得。
近年来，随着钻井技术的进步和对高效能水力能量对钻井速度的有效作用的认识提高，高效能喷嘴的开发和应用，为提高钻井速度带来了明显的效果．如“加长喷嘴”加强了等速核对井底的有效作用，“空化射流喷嘴”通过产生脉冲射流提高射流破岩能力等。
三牙轮钻头使用技术及钻井工艺时间:2009-12-11 10:40 作者:发达钻井设备点击: 125次目前油用钻头市场已不再混乱而变得规范有序，市场竞争向产品差异性和品牌、售后服务的竞争方向发展。
市场竟争力两大基石之一，钻头技术服务的作用将会越来越显著。
一、三牙轮钻头使用资料收集内容1、地层岩性地层的岩性和软硬不同，岩石破碎机理不同，造成钻头失效的形式也各异。
我国各油田钻井中常见的地层岩性，其岩石物理机械性质均有测定。
根据现场收集的地层岩性及每米岩性钻时记录，进行地层岩石的硬度、塑性、脆性、研磨性和可钻性分析，对照钻头的失效形式，确认钻头选型及使用是否合理。
2、井段位置在地壳中处于不同位置的岩石，其岩石的机械性质变化很大。
埋藏较深的岩石，处于多向压缩应力状态，使岩石孔隙减小，强度增加。
上部井段一般岩石胶结疏松、质软，钻头转速高、钻压低。
下部井段一般岩石质硬、研磨性大，钻头转速低、钻压高、使用时间长。
根据收集的井段位置及每米岩性钻时记录，分析地层岩石的硬度、塑性、脆性、研磨性和可钻性特点，对照钻头的失效形式，确认钻头选型及使用是否合理。
3、井身结构不同的井身结构，对钻头的尺寸、型号和使用等均有特殊要求。
如造斜钻头一般要求带修边齿或保径结构，使用要求高转速、低钻压等。
收集井身结构及钻头选型、使用参数等资料，根据钻头失效的形式，确认钻头选型及使用是否合理。
4、钻井参数钻压和转速的确定，既决定着钻头破碎岩石的效率，又影响到钻头牙齿、轴承的磨损。
浅井、软地层，钻头以剪切作用为主，一般采用高转速、低钻压。
中硬地层，钻头产生剪切、冲击、压碎综合作用，一般采用中等转速和中、高钻压。
深井、硬地层，钻头以压碎、冲击为主，一般采用较高钻压、低转速。
钻井参数的合理选择，很大程度上决定了钻头的失效形式。
收集班报表和指重表记录，分析所用钻井参数及其变化，根据钻头失效形式确定使用的合理性。
5、泥浆性能喷射钻井要求泥浆具有：1）低失水、低含砂、适当的切力和PH值，能有效保护井壁、悬浮岩屑；2）低比重、低粘度，能降低循环系统压力、功率损耗；3）在低返速下能有效携带岩屑；4）有良好地剪切稀释特性。
地层的地质条件不同，选用泥浆的类型及相关性能不同，影响着钻压、转速、水力参数的配合和钻头的失效形式。
泥浆性能是钻头磨损的重要因素，如泥浆含砂对钻头流道冲蚀影响很大。
6、泥浆参数钻进不同井段，所使用的泥浆排量、缸套直径，喷嘴直径、型号及其组合，对选择钻头压力降和钻头水马力具有实际意义。
喷射钻井在强化钻头水力效果的同时，造成了钻头流道的损坏。
泥浆参数及变化记录，是钻头失效分析的重要依据。
如钻头流道冲蚀失效、牙轮基体冲蚀引起掉齿、断齿等破坏与泥浆参数直接相关。
7、钻柱组合钻柱是联通地面与井下的枢纽。
不同的钻柱结构及在井下的受力状态，决定了钻头所受钻压的大小和方向。
如定向钻进或井斜较大时，钻头所受实际钻压比钻压表显示的数据要小，若钻柱组合中带有扶正器，实际钻压更小。
同时，由于扶正器与井壁的磨擦作用，使得钻头工作平稳性增强，有利于钻头的使用。
8、钻头质量钻头质量是钻头使用的根本。
入井前检查钻头质量、新度，以及喷嘴安装可靠性，对钻头的使用至关重要。
检查钻头入井前质量记录，可区分钻头失效属质量原因还是使用原因。
9、上只钻头每只钻头的失效，均影响到井底的环境和下只钻头的使用。
收集上只钻头失效描述记录，分析上只钻头的失效原因，可确定所用钻头在井下的使用环境，判断井下落物、井径、井底形状等对钻头失效造成的影响。
二、与钻头使用相关的知识(一)、地层岩性地层由岩石组成，岩石主要由石英、长石、云母、方解石、粘士矿物等十几种矿物组成，按照成因岩石分为三大类：火成岩、变质岩和沉积岩。
1、地层岩性的种类和特点粘士和黄土：由直径0.01mm以下的粘土矿物微粒组成的沉积岩。
泥岩及页岩：粘土类的沉积物经成岩作用而形成的岩石。
成块状为泥岩，呈薄片层状的为页岩。
含石油沥清丰富，可提炼石油的页岩为油页岩。
砂岩：砂粒经胶结在一起形成的岩石。
直径为0.5~1mm叫粗砂岩，直径为0.25~0.5mm的叫中砂岩，直径为0.1~0.25 mm的叫细砂岩，直径为0.01~0.1mm 的叫粉砂岩。
按胶结物的不同，砂岩分为硅质、钙质等。
砂岩有孔隙，可储存流体。
孔隙大的砂岩与裂缝发育的灰岩是渗透性好岩石。
砾岩：岩石的颗粒大于1mm叫砾石。
由砾石和胶结物形成的岩石叫砾岩。
按砾石的大小不同，又分为粗砾岩、中砾岩和细砾岩三种。
形状不一且带有棱角的叫角砾岩。
石灰岩：主要成分为碳酸钙，由化学沉积作用，在海洋或陆地湖泊内生成，呈块状，比较致密和坚硬。
按成分不同，石灰岩又可分为石灰岩、泥灰岩、砂质灰岩、泥质灰岩、白云岩和介壳灰岩（生物骸壳沉积成岩）。
含泥质的灰岩塑性较大，质纯的灰岩脆硬。
2、地层岩石可钻性与分级岩石的可钻性是决定钻进效率的基本因素，它反映了钻进时岩石破碎的难易程度，是合理选择钻进方法、钻头结构及钻进规程参数的依据。
对钻头钻遇地层岩石可钻性进行分析，能了解钻头选型的合理性和对地层的适应能力。
一般以钻头的机械钻速和进尺的乘积作为衡量的指标。
影响岩石可钻性的岩石基本属性有：岩石的矿物成分和结构构造、密度、孔隙度、含水性及透水性；力学性质有硬度、强度、弹性、脆性、塑性和研磨性等。
一般造岩矿物中石英多、胶结牢固、颗粒细小、结构致密、未经风化和蚀变时，岩石可钻性差；而岩石的硬度和强度高、研磨性强，岩石可钻性差。
影响岩石可钻性的工艺因素有：加在钻头上的压力、转速、泥浆类型和井底排屑情况等。
影响岩石可钻性的技术条件有：钻探设备、钻孔直径和深度，钻进方法，破岩工具的结构和质量等。
岩石可钻性分级的观点有四种，其划分方法也有四类。
由于工艺技术水平的不断提高，各级岩石可钻性等级间的相对和绝对关系也有变动。
3、地层岩性资料的收集钻井过程中收集地层岩性资料的工作叫录井工作。
因此，地层岩性资料的收集应注重地质录井原始资料的收集砂样录井：又称岩屑录井。
新探区一般每米取砂样一次，生产井一般在地层分界处或标准层，油、气层处取样。
通过砂样录井资料可判断钻遇地层岩性。
钻时录井：记录每钻一米所需的时间，按井的深度绘成曲线，与其它资料综合使用，作为判断地层的参考。
地层的软硬直接影响钻进的速度，通过记录钻时的快慢也可了解地层变化情况，钻头在井下的工作情况。
泥浆录井：钻进中泥浆性能的变化常与所遇地层的性质有关。
如钻遇石膏层，泥浆粘度会增大、失水量增加，含钙量增大，硫酸根增加；钻遇油、气层，泥浆槽和池上会出现大量油花、气泡，粘度增加，比重下降。
通过泥浆录井资料判断钻遇地层岩性。
4、地层岩性与钻头使用钻头选型和钻头使用的依据是岩石的机械物理性能和地层条件。
与钻头使用密切相关的岩石性质是：硬度、塑性和研磨性。
岩石的硬度是指岩石抵抗钻头切削件压入的能力。
岩石的硬度与岩石颗粒的成分、大小及颗粒间的胶结物性质有关。
比较级别为：1级—滑石；2级—石膏；3级—方解石；4级—萤石；5级—磷灰石；6级—正长石；7级—石英；8级—黄玉；9级—刚玉；10级—金刚石。
级数越高，硬度越大，钻速越慢。
岩石的塑性与脆性是两个对立的概念，物体在破坏前呈塑性变形的性质叫塑性，物体在破坏前不发生塑性变形的性质叫脆性。
塑性大的物体没有脆性或脆性很小，反之，脆性大的物体没有塑性或塑性很小。
对岩石而言，可分为三类，一类是在破坏前不发生塑性变形的脆性岩石，如花岗岩、石英砂岩；二类是在破坏前塑性变形很大的塑性岩石，如泥岩；三类是在破坏前呈现不大的塑性变形后即破碎的塑脆性岩石，如泥质胶结的砂岩。
岩石的研磨性指在岩石与钻头接触的表面上，岩石和岩屑对钻头的磨损作用。
岩石磨损钻头的能力叫岩石的研磨性，与岩石本身的成分、颗粒大小和形状等有关。
岩石的研磨性越大，钻头磨损越严重，钻头总进尺就越少。
按单位磨擦路程磨损把各种岩石按研磨性由小到大共分为12级。
1级—泥岩和碳酸盐岩；2级—石灰岩；3级—白云岩；4级—硅质岩石；5级—含铁-镁岩石及含5%石英的低研磨性岩石；6级—长石岩；7级—含石英多于15%的长石岩及含石英颗粒10%的较低研磨性岩；8级—石英晶质岩石；9级—石英碎屑岩，硬度PY≥350Kg/mm2；10级—石英碎屑岩，硬度PY =100~200Kg/mm2及含石英颗粒10~20%的岩石；11级—石英碎屑岩，硬度PY =200~250Kg/mm2及含石英颗粒30%的岩石；12级—石英碎屑岩，硬度PY 〈100Kg/mm2。
盐岩、泥岩和一些硫酸盐、碳酸盐岩等不含石英颗粒时是研磨性最小的岩石；石灰岩、白云岩等是低研磨性岩石；火成岩中含长石及石英少，粒度细，矿物间的硬度差小研磨性小5、地层岩性对钻头失效的影响地层岩性对钻头失效的影响表现在钻井工艺上：影响钻进速度、钻头进尺；使钻井过程出现井漏、井喷、井塌和卡钻等复杂情况；使泥浆性能发生变化；影响井眼质量，如井斜、井径不规则，进而影响固井质量。
通过分析地层岩性及其对钻井工艺的影响，可对钻头选型和使用的合理性进行判断。
粘土、泥岩和页岩层影响：极易吸收泥浆中的自由水而膨胀，使井径缩小，造成下钻遇阻，甚至卡钻，随着浸泡时间的延长，又会产生掉块剥落，使井径扩大，造成井塌。
应尽量使用清水或低比重低粘度的泥浆钻进。
炭质页岩联接力弱，容易垮塌。
泥质岩层质软，钻速快，也容易泥包。
砂岩：其性质依颗粒的大小、成分以及胶结物的不同有很大差别。
颗粒越细、石英颗粒越多、硅质和铁质胶结物越多则越硬，对钻头磨损越大，如石英砂岩；泥质胶结物越多，云母和长石的成分越多则较软易钻；颗粒越粗，胶结物越少，渗透性越好，易产生泥浆的渗透性漏失，并在井壁上形成较厚的泥饼，引起粘附卡钻等复杂情况，造成钻头的非正常使用。
砾岩：在砾岩层中钻进易产生跳钻、蹩钻和井壁垮塌；当泵排量小或泥浆粘度低时，砾石颗粒不易上返，对钻头牙轮体和牙齿损坏较大。
石灰岩：一般质硬，钻速慢、进尺少。
有的有缝缝洞洞发育，钻遇缝洞时，会引起蹩钻、放空、泥浆漏失等，井漏后有时还会发生井喷。
石灰岩地层对钻头进尺、机械钻速和钻头失效影响很大。
另外，当地层软硬交错，如泥岩与较硬的砂岩相间，易产生井斜；地层倾角较大时易产生井斜。
钻头在斜井中钻进易造成损坏。
当岩层中含有可溶性盐类，如石膏层、岩盐层等，会破坏泥浆的性能，影响到钻头的正常使用。
（二）、钻井工艺一般指钻压、转速和泥浆排量三个钻进过程中可控制的工艺参数。
在实际应用中，钻井工艺应根据地层条件、钻头类型、钻井设备和操作人员技术水平制定。
按其要求和条件的不同，钻井工艺分有：1）优化钻井工艺：在一定条件下，能达到最好经济指标的钻井工艺参数。
2）强化钻井工艺：为达到更高的钻进速度，采用比一般钻井参数高的钻井参数。
3）特殊钻井工艺：为了特殊目的而采用特殊措施或受限制的钻井参数。
