针对特殊需要设计专用钻头

涪陵页岩气特殊地层钻头优选技术作者：王宝元张勇来源：《科学导报·学术》2020年第69期【摘要】2017年以来，重庆涪陵页岩气勘探开发已经逐步分布在江东外围和平桥区域，该地区地质构造复杂、地层倾角和地层差异较大，除常规PDC钻头优选应用之外，部分特殊地层因岩性结构比较复杂钻头选型困难，严重制约了钻井速度。

根据涪陵页岩气钻井数据库及以往使用的PDC钻头与地层的适应性分析，通过技术分析和攻关创新，及数个平台井施工，基本攻克了这些特殊地层PDC钻头选型问题，进一步完善了涪陵页岩气钻井数据库，为涪陵页岩气提速挖潜增效做出了贡献。

【关键词】构造复杂;钻头优选;机械钻速;抗研磨性;提速提效1 概述自重庆涪陵页岩气二期产建实施以来，位于边缘地带的江东和平桥地区，因地质构造复杂，地层倾角偏大，储层埋藏不断加深，导致同平台同类地层埋藏深度和岩性特征都存在较大差异，给钻头选型造成很大困难，实现优快钻井难度不断加大。

涪陵地区地层主要为灰岩地层，但是这些特殊地层因含有不同类型的石英砂岩、粉砂岩、粗砂岩等，地层研磨性强，导致PDC钻头外径、冠部外排齿磨损，换钻头频繁，严重制约了钻井速度，主要包括：龙潭组、茅口组、梁山组、黄龙组、韩家店上部等地层。

只有通过细致的分析，找出影响钻头行程钻速的主要因素，通过技术攻关和优选适应地层的钻头来解决这些制约钻井速度的难题。

2 特殊地层钻头选型难点2.1 针对平桥地区上部飞仙关至长兴组地层主要以灰岩为主，井段长达1100m，常规PDC 钻头攻击性偏低，复合片质量存在缺陷，需两只方可钻穿，且机械钻速仅有8～11m/h，制约了钻井速度。

2.2 涪陵地区龙潭组和茅口组上部地层灰岩中含石英砂岩、粗砂岩、角砾岩和炭质泥岩，不宜使用PDC钻头。

2.3 梁山、黄龙组地层含黄铜矿，研磨性强。

韩家店组上部地层粉砂质泥岩和泥质粉砂岩发育，研磨性较强，极易损害PDC钻头保径和冠部齿;小河坝组地层埋藏相对较深，地层粉砂质泥岩发育，研磨钻头和定向托压比较严重，导致钻头行程钻速低，起下钻换钻头频繁。

冲击钻头规格型号简介冲击钻头是一种多功能工具，可以用于钻孔、打击和螺纹切割。

它具有许多不同的规格和型号，以适应不同的应用和需求。

本文将介绍几种常见的冲击钻头规格型号，以便用户在选择和使用冲击钻头时做出明智的决策。

1. 直柄冲击钻头直柄冲击钻头是一种最基本的冲击钻头，它的主要特点是在其钻杆上没有附加装置。

这种冲击钻头适合在较小的项目中使用，例如家庭维修和轻型建筑工作。

主要规格和型号•直径: 3mm, 5mm, 8mm, 10mm•长度: 50mm, 75mm, 100mm, 150mm2. SDS 冲击钻头SDS 冲击钻头是一种更高级的冲击钻头，具有专用的固定装置。

它可以提供更高的转速和更大的冲击力，适用于更大型的项目和更复杂的施工任务。

主要规格和型号•直径: 6mm, 8mm, 10mm, 12mm, 16mm•长度: 110mm, 160mm, 260mm, 310mm3. 六角冲击钻头六角冲击钻头是一种常见的冲击钻头，它具有六角形的杆头，兼容多种不同类型的电钻。

由于其广泛的适用性，这种冲击钻头被广泛用于不同类型的项目和行业。

主要规格和型号•直径: 4mm, 5mm, 6mm, 8mm, 10mm, 12mm•长度: 70mm, 90mm, 110mm, 150mm4. 镍基合金冲击钻头镍基合金冲击钻头是一种用于高温和高强度钻孔的特殊冲击钻头。

它由镍基合金制成，具有卓越的耐磨性和耐热性能，适合在极具挑战性的工作环境中使用。

主要规格和型号•直径: 4mm, 6mm, 8mm, 10mm•长度: 75mm, 100mm, 140mm5. 切割冲击钻头切割冲击钻头是一种特殊的冲击钻头，专门用于切割材料和螺纹切割。

它的设计使得切割更容易、更快捷，适用于需要高精度和高效率切割的应用。

主要规格和型号•直径: 2mm, 3mm, 4mm, 5mm, 6mm, 8mm•长度: 30mm, 40mm, 50mm结论冲击钻头具有多种规格和型号，每种都适用于不同的应用和项目。

钻井设计基本要求一、钻井设计的基本内容钻井设计包括钻井业主单位的钻井设计与钻井施工单位的钻井施工设计。

业主单位的钻井设计包括钻井地质设计、钻井工程设计、施工成本预算三个部分。

钻井施工设计包括钻井工程施工设计、HSE策划、固井施工设计等内容。

钻井地质设计依据井位设计书与地质任务书要求，介绍设计井区自然情况、设计井基本数据、区域地质情况，提出设计依据及钻探目的与工程设计要求，给出预测地层剖面，预计油气水层位置及温度、压力情况,提出录井、测井资料录取、中途测试以及特殊要求，为钻井设计提供必要的地质图件。

钻井工程设计依据钻井地质设计及相关的法规、规定做出，体现业主单位对钻井工程施工的要求。

钻井工程设计包括设计依据、技术指标及质量要求、井下复杂情况提示、地可钻性分级及地层压力预测、井身结构设计、钻机选型及钻井主要设备选择、推荐钻具组合、钻井液设计、推荐钻头及钻井参数设计、油气井压力控制设计、特殊工艺设计、取芯设计、地层孔隙压力监测与地层漏失试验要求、中途测试安全措施、油气层保护设计、固井设计、各次开钻或分井段施工重点要求、完井设计、弃井要求、钻井进度计划、健康、安全与环境管理要求、生产信息及完井提交资料、邻井资料及其分析等内容。

施工成本预算依据定额与钻井工期、材料消耗的设计做出。

作为成本测算、招标的标底测算依据。

钻井工程施工设计由施工单位依据钻井设计结合自身的技术特色与技术特点做出的具体施工措施设计。

钻井工程施工设计包括的内容有钻井难点分析、钻头与钻井参数、提高钻井速度措施、复杂事故的预防处理预案、钻井液技术措施和固井技术措施等。

HSE策划应结设计井的特点,将本企的HSE措施具体落实到设计井中，保证设计井安全钻成，同时减少HSE的风险。

固井施工设计依据钻井设计，结结合实钻井的具体情况做出固井施工设计，具体内容包括套管强度的校核，采用现场水样与水泥样模拟井下：条件的固井水泥浆配方试验、水泥浆性能优化，套管扶正器安放设计，浆柱结构设计，固并流变学设计，施工具体措施等内容。

钻头规格尺寸大全钻头是一种常用的工具，用于在各种材料上钻孔。

不同的工作需要不同规格尺寸的钻头，因此了解钻头的规格尺寸是非常重要的。

本文将为您介绍钻头的规格尺寸大全，帮助您更好地选择合适的钻头进行工作。

首先，钻头的规格尺寸通常由直径、长度和夹持方式三个方面来描述。

直径是钻头最重要的尺寸之一，它决定了钻孔的大小。

常见的钻头直径包括2mm、3mm、4mm、5mm等，不同直径的钻头适用于不同直径的孔洞。

长度则是钻头的另一个重要尺寸，它影响着钻孔的深度。

钻头的长度通常在30mm至150mm之间，根据需要选择合适长度的钻头可以确保工作的顺利进行。

夹持方式是指钻头连接工具的方式，常见的夹持方式有直柄、圆柄、三角柄等，选择合适的夹持方式可以提高工作效率和安全性。

其次，钻头的规格尺寸还与材料有关。

不同的材料需要不同类型的钻头，而不同类型的钻头通常有不同的规格尺寸。

例如，钻木头的钻头通常比较尖锐，而钻金属的钻头则比较坚固。

因此，在选择钻头时，需要考虑工作材料的硬度和特性，以及钻头的规格尺寸和类型，以确保工作的顺利进行。

最后，钻头的规格尺寸大全还包括了一些特殊类型的钻头，如中心钻、扩孔钻、镗孔钻等。

这些钻头通常用于特定的工作需求，其规格尺寸和特性也各有不同。

了解这些特殊类型钻头的规格尺寸，可以帮助您更好地选择合适的钻头进行工作，提高工作效率和质量。

综上所述，钻头的规格尺寸是选择合适钻头的重要依据。

通过了解钻头的直径、长度、夹持方式以及特殊类型钻头的规格尺寸，可以帮助您更好地选择合适的钻头进行工作，确保工作的顺利进行。

希望本文的介绍对您有所帮助，谢谢阅读！。

4.2钻头钻不锈钢参数
钻不锈钢的钻头参数是非常重要的，因为钻不锈钢需要特殊的钻头来完成。

以下是钻不锈钢常见的钻头参数：
1. 钻头材质，钻不锈钢通常需要使用高速钢或钴钨合金等硬质材料制成的钻头，以确保足够的硬度和耐磨性。

2. 刃部设计，钻不锈钢的钻头通常具有特殊的刃部设计，例如螺纹刀头或者特殊的刃角，以便更好地切削不锈钢材料。

3. 冷却方式，钻不锈钢时，通常需要配合冷却润滑剂，因此钻头的设计可能会考虑冷却润滑系统，或者需要有排屑槽设计。

4. 钻头直径和长度，钻不锈钢时，钻头的直径和长度需要根据具体的工件和加工要求来选择，通常直径较小的钻头更适合钻不锈钢。

5. 螺纹规格，如果是用于螺纹加工，钻头的螺纹规格也是非常重要的参数，需要根据实际需要进行选择。

6. 螺纹锥度，如果是用于钻螺纹孔，钻头的锥度也是需要考虑
的参数，不同规格的螺纹需要不同的锥度设计。

总的来说，钻不锈钢的钻头参数需要根据具体的加工要求来选择，包括材质、刃部设计、冷却方式、直径和长度、螺纹规格以及
锥度等因素。

合适的钻头参数可以有效提高钻不锈钢的效率和质量。

1 麻花钻结构特点麻花钻是最常用的孔加工刀具，此类钻头的直线型主切削刃较长，两主切削刃由横刃连接，容屑槽为螺旋形(便于排屑)，螺旋槽的一部分构成前刀面，前刀面及顶角(2Ø)决定了前角γ的大小，因此钻尖前角不仅与螺旋角密切相关，而且受到刃倾角的影响。

麻花钻的结构及几何参数见图1。

横刃斜角ψ是在端面投影中横刃与主切削刃之间的夹角，ψ的大小及横刃的长短取决于靠钻芯处的后角和顶角的大小。

当顶角一定时，后角越大，则ψ越小，横刃越长(一般将ψ控制在50°～55°范围内)。

2 麻花钻受力分析麻花钻钻削时的受力情况较复杂，主要有工件材料的变形抗力、麻花钻与孔壁和切屑间的摩擦力等。

钻头每个切削刃上都将受到Fx 、Fy、Fz三个分力的作用。

如图2所示，在理想情况下，切削刃受力基本上互相平衡。

其余的力为轴向力和圆周力，圆周力构成扭矩，加工时消耗主要功率。

麻花钻在切削力作用下产生横向弯曲、纵向弯曲及扭转变形，其中扭转变形最为显著。

扭矩主要由主切削刃上的切削力产生。

经有限元分析计算可知，普通钻尖切削刃上的扭矩约占总扭矩的80%，横刃产生的扭矩约占10%。

轴向力主要由横刃产生，普通钻尖横刃上产生的轴向力约占50%～60%，主切削刃上的轴向力约占40%。

以直径D=20mm麻花钻为例，在其它参数不变情况下改变钻芯厚度，从其刚度变化曲线(见图3)可以看出，随着钻芯直径d增加，刚度Do增大，变形量减小。

由此可见，钻芯厚度增加明显增加了麻花钻工作时的轴向力，直接影响刀具切削性能，且刀具刚度的大小对加工几何精度也有影响。

由于普通麻花钻的横刃为大负前角切削，钻削时会发生严重挤压，不仅要产生较大轴向抗力，而且要产生较大扭矩。

对于一些厚钻芯钻头，如抛物线钻头(G钻头)和部分硬质合金钻头(其特点之一是将钻芯厚度由普通麻花钻直径的11%～15%加大到25%～60%)等，其刚性较好，钻孔直线度好，孔径精确，进给量可加大20%。

气井二级风险井构造：鄂尔多斯盆地伊陕斜坡井别：评价井井型：直井庆2-11-34井钻井工程设计中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司井号：庆2-11-34井设计单位：川庆钻探工程公司工程技术研究院钻井工程设计室设计人：温雪丽日期： 2013年05月28日设计室技术负责人意见：（签字）日期：设计单位技术负责人意见：（签字）日期：长庆油田分公司陇东天然气项目部审核意见:（签字）日期：目录1 设计依据 (1)1.1基本数据 (1)1.2 气象资料 (1)1.3 地理简况 (1)1.4 钻井液性能要求 (1)1.5地质分层及油气水层 (3)1.6本井设计井控风险级别 (4)2 技术指标及质量要求 (5)2.1井身质量要求 (5)2.2 固井质量要求 (5)2.3资料录取要求 (5)2.4 钻井取心质量要求 (5)2.5分析化验采样要求 (6)2.6测井要求 (6)3 工程设计 (7)3.1井身结构 (7)3.2钻机选型及钻井主要设备 (8)3.3钻具组合 (10)3.4 钻头及钻井参数设计 (13)3.5钻井液 (15)3.6油气井压力控制 (18)3.7取心技术措施 (27)3.8 固井设计 (27)3.9 各次开钻或分井段施工重点要求 (32)3.10 完井设计 (35)3.11 弃井要求 (36)3.12 钻井进度计划 (36)4 健康、安全与环境管理 (38)4.1基本要求 (38)4.2健康、安全与环境管理体系要求 (38)4.3关键岗位配置要求 (39)4.4健康管理要求 (39)4.5安全管理要求 (41)4.6环境管理要求 (45)5 完井提交资料 (46)5.1完井提交资料 (46)1 设计依据钻井工程设计依据：庆2-11-34井钻井地质设计；邻区、邻井实钻资料；有关技术规范及行业标准。

1.1基本数据庆2-11-34井基础数据表1.2 气象资料井区属温带大陆性季风气候，夏季高温多雷雨，秋季凉爽而短促，冬季干旱且漫长，日照充足，雨热同季。

定向钻施工方案在建筑和地质勘探领域中，定向钻施工方案是一项关键性的技术，它可以帮助工程师和勘探人员在地下进行探测以及进行工程建设。

这种技术的主要原理是使用特殊设计的钻头，以及对钻井的准确控制，实现钻孔的预定方向和深度。

一、定向钻井技术的意义定向钻井技术的引入，为地下工程建设和勘探提供了更多的可能性。

传统的直孔钻井只能进行垂直钻探，对于地层厚度、形状的了解相对有限。

而定向钻井技术则允许工程师在地下进行更加精细的探测和施工。

定向钻井技术的应用领域广泛，包括地下水开采、油气勘探、地下隧道建设等。

这些工程往往需要穿越多种地质条件，使用传统的直孔钻井技术将面临困难，效率低下甚至无法进行。

而定向钻井技术的引入，可以克服这些困难，提高工程施工的效率和质量。

二、定向钻井的方法和工具定向钻井通常使用钻机、钻头以及相关的附件设备。

钻机是实现定向钻井的重要工具，它能够提供足够的动力和转动速度。

钻头则是完成钻井工作的核心部件，通过其特殊的设计，可以实现改变钻孔方向的目的。

在实际的定向钻井过程中，工程师需要仔细规划施工方案。

首先，他们需要进行地质勘探，了解地下的地质构造和情况。

然后，根据勘探结果，结合工程需求，设计出合理的钻孔路径。

最后，在施工过程中，通过监测和控制钻孔方向，确保钻孔按计划进行。

三、定向钻井方案的优点和局限性定向钻井技术的引入，带来了许多优点。

首先，它可以大幅提高勘探和施工的效率。

将垂直钻井转变为在地下进行探测和施工，可以更好地满足不同工程的需求。

其次，定向钻井技术可以避免地下障碍物，减少勘探和施工风险。

不需要破坏已有的建筑和设施，大大降低了工程对周边环境的影响。

然而，定向钻井技术也存在一定的局限性。

首先，定向钻井的成本相对较高，需要更加昂贵的设备和技术支持。

其次，由于地下环境的复杂性，确保钻孔的准确方向仍然是一项挑战。

因此，工程师在进行定向钻井方案设计时，需要充分考虑现实条件和技术限制。

四、定向钻井技术的发展趋势随着科技的不断进步，定向钻井技术也在不断发展。

一、满眼钻具组合又称刚性配合钻具或刚性满眼钻具，是一种安装在钻柱下部的刚度较大而且井径与钻柱外径之间间隙较小的防止井斜角和井眼曲率变大的一种钻具组合。

刚性满眼钻具一般是由几个外径与钻头直径相近的扶正器与一定长度外径较大的钻铤所组成。

它的防斜原理是在钻头以上的下部钻柱上安装一定数量的扶正器,以扶正合钻铤；提高下部钻柱的刚度,减少其弯曲程度，以消除钻头的严重倾斜,使其能减小和限制由于钻柱弯曲而产生的增斜力，同时扶正器能支撑在井壁上，抗衡地层自然造斜力，以达到控制井斜在最小范围内变化的目的.为了发挥满眼钻具的防斜作用,在钻具上至少要有三个稳定点，除在靠近钻头处有一个扶正器外，其上面应再安放两个扶正器才能保持有三点接触井壁。

如果只有两点接触，钻柱就能循沿一条曲线，不能保证井眼的直线性。

如果有三点接触，就能保证井眼的直线性和限制钻头的横向移动.具体如下：1。

在垂直或接近垂直的井眼中钻具的防斜作用：当钻具在垂直或接近垂直的井眼中工作时,它的作用是保持井眼沿直线方向加深.上扶正器能抵消由于上扶正器以上的钻柱弯曲所产生的横向力，使上扶正器以下的钻柱居中，同时也帮助下扶正器抵消地层横向力。

下扶正器的作用抵消地层横向力,限制钻头的横向移动,当地层造斜力不大时，满眼钻具能保持刚直居中状态，使钻头沿铅直方向钻进。

2. 增斜时钻具的防斜作用:当钻进时井斜较大的地层时，满眼钻具能有力地抵抗地层横向力,减小井斜的变化。

在地层横向力的作用下,下扶正器和钻头靠向井壁高的一侧，抵抗地层横向力，限制钻头横向移动.同时地层横向力势必要扭弯下扶正器上的短钻铤，由于钻铤刚度大，能有力地抵抗此地层的横向力。

中扶正器也帮助中扶正器以下的钻柱抵抗地层横向力。

因此，限制了钻头的横向移动和侧斜。

在已斜井眼内，钻具还有一个纠斜作用，这是由于上扶正器以上的钻铤因自重的作用靠在井壁低侧,并以上扶正器为支点将力下传，作用于上扶正器下的一根钻铤上有一个弯矩，此弯矩使中扶正器靠井壁高的一侧，再以中扶正器为支点将力下传使钻头趋向于井壁低的一侧，产生一个纠斜力。