石油钻井之钻头介绍.
- 格式:ppt
- 大小:7.18 MB
- 文档页数:30
钻头:在钻井过程中钻头是破碎岩石的主要工具,井眼是由钻头破碎岩石而形成的。
一个井眼形成得好坏,所用时间的长短,除与所钻地层岩石的特性和钻头本身的性能有关外,更与钻头和地层之间的相互匹配程度有关。
钻头的合理选型对提高钻进速度、降低钻井综合成本起着重要作用。
钻头是进行石油钻井工作的重要工具之一,钻头是否适应岩石性质及其质量的好坏,在选用钻井工艺方面起着非常重要的作用,特别是对钻井质量、钻探速度、钻井成本方面产生着巨大的影响,PDC 钻头是当今石油和天然气勘探开发行业广泛使用的一种破颜工具,它有效地提高了机械钻具,缩短了钻井周期。
钻头直径规格表:钻头是一种旋转而头端有切削能力的工具。
一般以碳钢SK,或高速钢SKH2,SKH3等材料经铣制或滚制再经淬火,回火热处理后磨制而成,用于金属或其它材料上之钻孔加工,它的使用范围极广,可运用于钻床、车床、铣床、手电钻等工具机上使用。
下面介绍一下钻头规格:麻花钻头规格:Φ1.0、Φ1.5、Φ2.0、Φ2.5、Φ3.0、Φ3.2、Φ3.3、Φ3.5、Φ3.8、Φ4.0、Φ4.2、Φ4.5、Φ4.8、Φ5.0、Φ5.2、Φ5.5、Φ5.8、Φ6.0Φ、6.2、Φ6.5、Φ6.8、Φ7.0、Φ7.2、Φ7.5、Φ7.8、Φ8.0、Φ8.2、Φ8.5、Φ8.8、Φ9.0、Φ9.2、Φ9.5、Φ10.0、Φ10.2、Φ10.5、Φ11.0、Φ12.0、Φ12.5、Φ13.0、Φ13.5、Φ14。
钻头直径规格:1、钻头是有很多规格标准的,像一些水管通过的钻孔相对来说要大些,而电线所需的钻孔要小得多,因此钻头直径也是有差别的。
2、钻头直径规格大致有1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、9.8mm等,每相距1mm,其中都有0.1mm的累加的,比如直径从1mm到2mm的钻头规格按0.1mm 进位,.还有更大的,用于石油钻探的,一般用不到。
除非石油勘探。
石油钻井机械基础知识目录一、基本概念 (2)1.1 石油钻井 (2)1.2 机械钻井 (3)二、钻井设备 (5)2.1 钻井泵 (6)2.2 钻井电机 (8)2.3 离心泵 (9)2.4 传动系统 (10)2.5 井架与底座 (11)三、钻井工具 (12)四、钻井工艺 (14)4.1 钻前准备 (15)4.2 钻进技术 (16)4.3 下井工具 (18)4.4 特殊钻井工艺 (19)五、安全与环保 (20)5.1 安全规定 (21)5.2 环保要求 (22)六、维护与保养 (23)6.1 日常检查 (25)6.2 定期保养 (26)6.3 故障排除 (28)七、发展趋势 (29)7.1 新技术应用 (31)7.2 节能减排 (32)7.3 智能化发展 (33)一、基本概念石油钻井机械是石油勘探开发过程中不可或缺的工具,其主要功能是用于钻探地层以获取油气资源。
这些机械包括钻头、钻柱、钻机、泥浆泵等关键设备,它们共同协作,确保钻井过程的顺利进行。
钻头:钻头是石油钻井过程中的关键部件,其设计与材料的选择直接影响到钻井效率和钻探成本。
现代钻头通常采用高强度材料制造,并经过精密的设计,以确保在复杂地层中的高效钻进。
钻柱:钻柱是由多根钻杆连接而成的圆柱形结构,用于传递钻井动力和承受钻井过程中的巨大扭矩。
钻柱的长度和强度对于钻井深度和安全性至关重要。
钻机:钻机是石油钻井机械的核心部分,负责提供钻井所需的动力和控制系统。
钻机的类型多样,包括旋转钻机、顶驱钻机、钻井泵等,它们各自适用于不同的钻井环境和需求。
泥浆泵:泥浆泵是石油钻井过程中的重要设备,其主要功能是将水和添加剂混合成泥浆,以润滑钻头、冷却钻具并携带出钻探产生的岩屑。
泥浆泵的性能直接影响到钻井的效率和质量。
1.1 石油钻井裸眼钻井:指在地表直接进行的钻井作业。
这种类型的钻井主要用于获取地表岩层的地质资料,以便为后续的开发提供依据。
牙轮钻井:采用牙轮钻头进行钻井作业,适用于软、中硬岩层的钻探。
PDC钻头名词解释1. 引言PDC钻头是石油钻采工具之一,广泛用于石油勘探和采油作业中。
本文将对PDC钻头进行详细解释,并探讨其相关技术和应用。
2. PDC钻头概述钻头是一种用于在地下钻孔的工具,PDC钻头是其中一种类型。
PDC(多立克结晶体)是一种非常坚硬的合成金刚石制成的切削材料,常常用于制造高效、耐用的钻头。
PDC钻头以其高度的切削效率和出色的耐磨性而备受石油工业的青睐。
3. PDC钻头结构和原理PDC钻头通常由刀具体和钻头体两部分组成。
3.1 刀具体刀具体是PDC钻头的中央部位,由多个PDC切削齿粘结在刀具体表面上。
这些切削齿通常由金刚石颗粒通过高温高压制成,然后与刀具体表面粘合。
PDC切削齿的形状和布局可以根据不同的应用需求进行设计,以实现更好的切削效果和稳定性。
3.2 钻头体钻头体是PDC钻头的外层部分,通常由高强度的合金材料制成。
它的主要功能是固定PDC切削齿和传递钻探液到切削部位,同时提供必要的强度和刚性,以抵抗来自地下岩石的巨大压力和摩擦。
3.3 工作原理PDC钻头通过旋转的方式将切削齿与地下岩石接触,产生摩擦力,将岩石表面磨削下来。
同时,钻探液通过钻头体进入切削部位,冲刷碎屑并冷却钻头。
切削过程中,切削齿会因摩擦而加热,但由于PDC切削齿具有良好的导热性,它们能迅速散发热量,避免过热造成切削效率下降或切削齿破碎。
4. PDC钻头的优势相比传统的钻头类型,PDC钻头具有许多优势。
4.1 高效切削PDC钻头采用多个粘合在刀具体上的PDC切削齿,这种设计可以实现高效的切削,快速消耗岩石表面,提高钻探效率。
4.2 耐磨性强PDC切削齿具有良好的耐磨性,能够承受长时间的高强度切削,减少了频繁更换切削齿的需要,提高了钻头的使用寿命。
4.3 高度稳定PDC钻头的切削齿布局和形状经过精心设计,可以实现平衡切削力和稳定性。
它们减少了钻头的震动和偏离轨迹的可能性,确保了钻孔的准确度和质量。
4.4 适应多种地质环境PDC钻头可以适应各种地质环境,如软土、硬岩、砾石等。
牙轮钻头破岩原理牙轮钻头是一种常用于石油钻探和岩石工程中的钻井工具,它的破岩原理是通过旋转和冲击来实现的。
在钻井过程中,牙轮钻头可以有效地破碎和清除岩石,从而实现钻井的顺利进行。
下面我们将详细介绍牙轮钻头的破岩原理。
首先,牙轮钻头的破岩原理主要依靠旋转作用。
当钻机启动时,牙轮钻头会开始旋转,通过其锋利的牙齿和高速旋转的力量,可以将岩石表面破碎并切割。
这种旋转作用可以有效地提高钻头的钻进速度,从而加快钻井的进度。
其次,牙轮钻头的破岩原理还依赖于冲击作用。
在钻井过程中,钻头不仅需要旋转,还需要不断地向下施加冲击力,以便将岩石打碎。
这种冲击作用可以有效地增加钻头对岩石的穿透力,从而更快地完成钻井作业。
此外,牙轮钻头的设计也对其破岩原理起着重要作用。
优秀的牙轮钻头设计可以使其牙齿更加锋利,旋转更加稳定,冲击更加均匀,从而提高其破岩效率。
同时,合理的牙轮钻头结构也能够减少钻井过程中的磨损和损坏,延长其使用寿命。
总的来说,牙轮钻头的破岩原理是通过旋转和冲击相结合来实现的。
旋转可以破碎和切割岩石表面,而冲击则增加了钻头的穿透力,使钻井作业更加高效。
合理的设计和结构也对牙轮钻头的破岩效果起着至关重要的作用。
在实际应用中,牙轮钻头的破岩原理需要根据具体的钻井工况和岩石性质进行调整和优化。
只有充分理解和掌握了牙轮钻头的破岩原理,才能更好地利用这一钻井工具,提高钻井效率,确保钻井作业的顺利进行。
综上所述,牙轮钻头的破岩原理是通过旋转和冲击相结合来实现的,合理的设计和结构对其破岩效果起着重要作用。
了解并掌握牙轮钻头的破岩原理对于钻井工程具有重要意义,可以帮助工程师更好地选择和使用钻井工具,提高钻井效率,保障工程顺利进行。
钻、磨、铣类工具1钻头类工具1.1用途各种形式的钻头在套管内使用,主要用于钻磨水泥塞、死蜡、死油、砂桥、盐桥等,特殊情况下可用来钻磨绳缆类等堆积卡阻。
1.2基本结构钻头类工具有多种,包括尖钻头、鱼尾式刮刀钻头、领眼钻头、三刮刀钻头等,具体结构如图1所示。
图1四种钻头结构示意图(a)尖钻头;(b)鱼尾式刮刀钻头;(c)领眼钻头;(d)三刮刀钻头1.3工作原理在钻压作用下,钻头吃入水泥等被钻物,再通过旋转,使吃入部分在圆周方向进行切削,逐步将被钻物钻去。
1.4技术规范钻头类工具技术规范见表1。
1.5操作方法及注意事项1.5.1所选钻头外径尺寸应与套管公称尺寸及被钻磨物相匹配。
1.5.2钻头之上必须接安全接头。
1.5.3钻头水眼保持畅通。
1.5.4钻压一般不超过15KN,转数控制在80r/min以内,冲洗排量不低于0.8m3/min。
1.5.5磨铣过程中不得随意停泵,如需要停泵必须将管柱及钻头上提20m以上。
表1钻头类工具技术规范2平底磨鞋2.1用途平底磨鞋是用底面所堆焊的YD 合金或耐磨材料去研磨井下落物的工具,如磨碎钻杆钻具等落物。
2.2基本结构平底磨鞋由磨鞋本体及所堆焊的YD 合金或其他耐磨材料组成。
如图2所示。
磨鞋体从上至下有水眼。
水眼可做成直通式或旁通式两种。
图2平底磨鞋图3凹面磨鞋图1—磨鞋体;2—YD 合金1—磨鞋体;2—YD 合金2.3工作原理平底磨鞋依其底面上YD 合金和耐磨材料在钻压作用下,吃入并磨碎落物,磨屑随循环洗井液带出地面。
2.4技术规范平底磨鞋技术规范见表2。
表2平底磨鞋技术规范序号规格型号外型尺寸mm 接头螺纹使用规范及性能参数最大磨削直径分段Dmm工作套管in1PMB114D×250NC26(2A10)94,95,96,97,98,99,10141/22PMB127D×250NC31(210)106,107,108,109,110,111,11253PMB140D×230NC31(210)116,117,118,119,120,121,122,123,12451/24PMB168D×270NC38(310)145,146,147,148,149,150,151,15265/85PMB178D×280NC38(310)152,153,154,155,156,157,158,15972.5操作方法及注意事项套管公称尺寸mm114.3127.0139.7168.2177.8外径mm 92~95105~107114~118136~148146~158总长mm250300300300300接头螺纹NC26-12E 60.32TBGNC26-12E 73.02TBGNC31-22C 73.02TBGNC31-22C 73.02TBGNC38-32E 88.9TBG2.5.1操作方法2.5.1.1下井前检查钻杆螺纹是否完好,水眼是否畅通,YD合金或耐磨材料不得超过本体直径。
钻井工具1. 简介钻井工具是在石油钻井过程中使用的工具和设备的总称。
它们用于完成不同的任务,包括从地表到井口、从井口到井底以及在井底进行各种操作。
钻井工具是石油钻井中极为重要的组成部分,其质量和性能直接影响到钻井操作的效率和结果。
本文将介绍钻井工具的几个主要类型和功能。
2. 钻井工具的分类根据功能和作用,钻井工具可以分为以下几个主要类型:2.1 钻头钻头是钻井工具中最常用的一种工具。
它用于在井底进行钻井操作,将地层破碎并将岩屑带到地表。
钻头通常由钠陶石、钻石或硬质合金制成,并具有不同的形状和结构,以适应不同的钻井条件和地层类型。
2.2 钻杆钻杆是将钻头和钻井液系统与上部设备连接的关键组件。
它由许多节的钻杆连接而成,可以根据需求增加或减少长度。
钻杆必须具有足够的刚度和强度,以承受井深和地层压力带来的负载。
钻井液系统是钻井过程中使用的液体循环系统,用于冷却钻头、清除岩屑、控制井底压力和稳定井壁等。
它通常由钻井液池、泥浆搅拌器、泥浆泵和泥浆处理设备等组成。
2.4 钻井管柱钻井管柱是通过钻杆和连接件连接起来的长管,用于输送钻头和钻杆到井底。
钻井管柱必须具有足够的刚度和强度,以承受井深和地层压力带来的负载。
它通常由无缝钢管或焊接钢管制成。
2.5 钻井辅助工具钻井辅助工具包括各种用于辅助钻井操作的工具和设备,如钻井测量工具、取心工具、串扣工具等。
它们用于数据采集、岩心采样、杆柱连接等操作。
3. 钻井工具的功能钻井工具在钻井过程中具有以下几个主要功能:3.1 钻进钻进是钻井过程中最主要的功能之一。
钻头通过旋转和下压的方式,将地层破碎并将岩屑带到地表。
钻井工具的设计和性能直接影响到钻进的效率和成效。
钻井液循环是钻井过程中非常重要的功能之一。
钻井液通过泥浆泵和管道系统循环流动,冷却钻头、清除岩屑、控制井底压力和稳定井壁等。
钻井液的性能和品质对钻井过程的安全和效率都有重要影响。
3.3 井下测量和取心钻井工具中的测量工具可以提供井深、钻进速度、地层参数等数据,帮助钻井人员了解井口和井底的状况。
PDC钻头使用类型PDC(聚晶钻头)钻头是近年来石油钻探领域中广泛使用的一种钻井工具。
它以高硬度、高韧性和抗磨损性能而著称,具有很高的钻进速度和良好的钻井性能,被广泛用于各类岩石的钻井作业。
根据不同的使用场景和岩石性质,PDC钻头可以分为几种不同的类型。
1.全面固结PDC钻头(Matrix PDC Bits):这种钻头主要由聚晶齿和基体(又称为矩阵)组成,聚晶齿通过高温高压的工艺固结在基体上。
聚晶齿具有异常高的硬度和韧性,可以很好地抵抗地层的磨损和破碎,而基体则提供了一定的强度和稳定性。
全面固结PDC钻头适用于一般的钻井环境和弱-中硬度的岩石。
2.增韧型PDC钻头(Toughened PDC Bits):增韧型PDC钻头采用类似金属的材料作为基体,可提供更高的强度和韧性。
增韧型PDC钻头的聚晶齿比全面固结型更细小,能在基体上形成更强的支撑结构,从而提高了钻头的抗磨损和抗冲击性能。
增韧型PDC钻头适用于中硬-高硬度的岩石,如石英岩、玄武岩等。
3.钢体PDC钻头(Steel Body PDC Bits):钢体PDC钻头采用整体钢体结构,包括钢体本身和装配在其上的聚晶齿。
与前两种钻头相比,钢体PDC钻头更适用于特殊的钻井环境,如高温高压的深层井口、酸性环境等。
钢体PDC钻头的钻具设计更为复杂,需要更高的技术难度和成本,但由于其良好的耐压性和抗腐蚀性能,使其成为一些特殊作业的首选。
4.侧喷PDC钻头(Jet Deflection PDC Bits):侧喷PDC钻头在钻井过程中注入高速射流,把钻井液喷出来,通过液体的冲刷和冲击来清除井底碎屑,防止碎屑卡钻。
这种钻头适用于易卡钻的地层,如软-中硬的沉积岩。
5.方形PDC钻头(Square PDC Bits):方形PDC钻头的切削齿排列为方形,相比于传统的圆形排列,能够提供更多的侧切削面积,有利于提高钻井效率和采取更大的传动力。
方形PDC钻头适用于中-高硬度的岩石。
钻头与钻井参数设计第四章钻头与钻井参数设计 (2)第一节牙轮钻头的分类 (2)一.牙轮钻头结构特点简介 (2)二.牙轮钻头的进展趋势 (9)三.牙轮钻头的分类 (10)四.常用牙轮钻头的IADC分类 (14)第二节牙轮钻头的合理使用 (22)一.牙轮钻头的选型 (22)二.钻井参数的选择 (23)三.现场使用牙轮钻头的操作要点及注意事项 (28)四.确定合理的起钻时刻 (30)五.钻头使用经济评判 (31)第三节金刚石钻头 (32)一.天然金刚石钻头 (32)二.聚晶金刚石复合片(PDC)钻头 (35)三.热稳固性聚晶金刚石(TSP)钻头 (43)四.全刚石钻头的分类方法 (43)五.常用全刚石钻头的选型表 (47)第四节钻头磨损分析 (53)一.IADC钻头磨损定级方法 (53)二.钻头磨损特点分析 (57)第五节水力参数设计 (61)一.钻井水力参数设计步骤与方洁 (61)第六节钻井液流变参数设计 (70)一.钻井液流变模式的选择 (70)二.钻井液流态的判别 (71)三.钻井液的携岩能力 (73)四.老屑浓度与有效钻井液密度 (75)五.选择钻井液流变参数的几个约束条件 (76)附件一标准的喷嘴尺寸及面积 (77)附件二.中国海上常用钻井泵的泵压和排量 (79)参考文献 (80)第四章钻头与钻井参数设计钻头和钻井参数是阻碍钻井速度、钻井时效和钻井成本的重要的可变因素。
本章要紧介绍的是牙轮钻头和金刚石钻头的分类、选型及磨损定级的方法,并结合现场实践,对钻井水力参数、机械参数和钻井液流变参数进行优选设计。
第一节牙轮钻头的分类一.牙轮钻头结构特点简介牙轮钻头有单牙轮、双牙轮和三牙轮钻头之分,而三牙轮钻头是石油钻井中用得最为广泛的一种。
牙轮钻头一样由牙掌、牙轮、切削齿、轴承、锁紧元件、储油密封系统、喷嘴装置等部件组成。
下面以三牙轮钻头为例,对其结构特点(见图4-1)作一简要介绍。
1.钢齿牙轮钻头与镶齿牙轮钻头(1)钢齿牙轮钻头钢齿钻头又称为铣齿钻头,其牙齿是在牙轮毛坯上直截了当铣削加工而成的,牙齿形状为楔形齿。
pdc钻头名词解释PDC钻头(Polycrystalline Diamond Compact)是一种用于石油和天然气勘探的钻井工具。
它由一块人工合成的聚晶金刚石覆盖在硬质合金的基体上构成。
PDC钻头的核心组件是聚晶金刚石覆盖层,它是通过高温高压合成技术制造而成。
聚晶金刚石是由许多小颗粒的金刚石晶粒以高温高压下结合在一起形成的。
这种结构使得PDC钻头具有非常高的硬度和耐磨性,能够在极端的地质条件下进行钻探。
PDC钻头的基体通常由硬质合金制成,它具有良好的强度和刚性。
硬质合金是由金属碳化物颗粒(如钨碳化物)和金属粉末(如钴)通过高温烧结而成。
这种基体的作用是支撑聚晶金刚石覆盖层,并传递旋转力和钻进力到岩石中。
PDC钻头由于其独特的结构和材料特性,具有许多优点。
首先,由于金刚石的硬度和耐磨性,PDC钻头能够在极硬的岩石中进行高效的钻探,提高了钻井的速度和效率。
其次,由于聚晶金刚石的高热导性,PDC钻头能够快速散热,减少了钻头的热损伤,延长了使用寿命。
此外,PDC钻头还具有较好的自清洁能力,减少了岩屑的堵塞和钻头卡钻的风险。
然而,PDC钻头也存在一些挑战。
首先,由于聚晶金刚石的高硬度,钻头在遇到大块的岩石时容易产生卡钻和断刀的问题。
其次,钻头的成本相对较高,需要进行精细的加工和合成。
此外,PDC钻头对钻井液的选择也比较敏感,需要根据地质条件和井筒要求进行调整。
总的来说,PDC钻头是一种先进的钻井工具,具有高效、耐用和适应性强的特点。
随着技术的不断发展,PDC钻头在石油和天然气勘探中的应用越来越广泛,为资源开发和能源产业的发展做出了重要贡献。
你必须掌握的钻头知识(基础、易懂、珍藏版)钻头分类按类型可分为刮⼑钻头、⽛轮钻头、⾦刚⽯钻头和PDC钻头等四种;按功⽤分为全⾯钻进钻头、取⼼钻头和特殊⼯艺⽤钻头(⽐如扩眼钻头、定向造斜钻头等)。
刮⼑钻头刮⼑钻头是旋转钻井使⽤最早的⼀种钻头,从⼗九世纪开始采⽤旋转钻井⽅法的时候就开始使⽤这种钻头,⽽且直到现在某些油⽥仍在使⽤。
这种钻头主要⽤在软地层和粘软地层,具有很⾼的机械钻速和钻头进尺。
刮⼑钻头最⼤的优点是结构简单,制造⽅便,成本低,各油⽥可⾃⾏设计和制造。
1)刮⼑钻头的结构刮⼑钻头由钻头体、刮⼑⽚、分⽔帽和喷嘴四部分组成。
钻头体是刮⼑钻头焊接刮⼑⽚和分⽔帽的本体,采⽤中碳钢材料加⼯⽽成。
下端焊接刮⼑⽚和分⽔帽,上端车有丝扣和钻柱连接。
刮⼑⽚⼜称⼑翼,是刮⼑钻头主要⼯作部件。
2)刮⼑钻头⼯作原理刮⼑钻头以切削⽅式破碎岩⽯。
刮⼑钻头在软的塑性地层⼯作时,其切削过程类似于⼑具切削软⾦属。
⼑⽚在钻压的作⽤下吃⼊地层,与此同时⼑刃前⾯的岩⽯在扭转⼒的作⽤下不断产⽣塑性流动,井底岩⽯被层层剥起。
刮⼑钻头钻进脆性较⼤的地层时,破碎岩⽯的过程则分为碰撞、压碎及⼩剪切和⼤剪切三个阶段:碰撞:刃前岩⽯破碎后,岩⽯对⼑⽚的扭转阻⼒减⼩,⼑⽚向前推进,碰撞刃前岩⽯;压碎及⼩剪切:⼑⽚在扭转⼒作⽤下压碎前⽅的岩⽯,使其产⽣⼩剪切破碎;扭转⼒增⼤:⼑⽚继续挤压前⽅岩⽯,当扭转⼒增⼤到极限值时,岩⽯沿剪切⾯产⽣⼤剪切破碎,然后扭转⼒突然减⼩。
碰撞、压碎及⼩剪切、⼤剪切这三个过程反复进⾏,形成刮⼑钻头破碎塑脆性岩⽯的全过程。
3)刮⼑钻头的正确使⽤刮⼑钻头适⽤于软地层和粘软地层。
钻进时需要适当控制钻压与转速,注意防斜、防蹩、防⽌⼑翼断裂。
由于刮⼑钻头在软地层中的机钻速较快,岩屑量较⼤,宜采⽤⼤排量钻进,充分清洗井底和冷却钻头。
刮⼑钻头钻进时,⼑翼外侧线速度较⾼,磨损速度较快,钻头容易磨损成锥形,此时要特别注意防斜和防⽌井径缩⼩。