川东油气田钻头选型分析

　[收稿日期]2007204205　[作者简介]洪春玲(19632),女,1982年大学毕业,高级工程师,现主要从事石油钻头产品及其工艺设计、制造、技术管理工作。

川东油气田钻头选型分析

洪春玲　(江汉石油钻头股份有限公司,湖北潜江433124)

[摘要]根据近年川东油气田钻头的实钻资料,对影响钻头机械钻速的原因进行了分析;结合其地质特点

和钻井工艺,对各层段钻头选型进行了详细分析。由此提出了目前川东油气田各层段的钻头优化选型方

案,对正确选用钻头、提高钻井效率具有一定的指导作用。

[关键词]川东油气田;钻头;选型;机械钻速

[中图分类号]TE92111[文献标识码]A [文章编号]100029752(2007)0320318204

川东油气田主要以石炭系、三叠系为目的层,完钻井深大多在4000～6000m 。由于该地区富含油气,因此成为近来石油天然气勘探开发的热点。针对常规钻井钻头机械钻速普遍较低、钻井成本居高不下的情况,各钻井施工单位在该地区实施了欠平衡钻井、垂直导向钻井等钻井新工艺,取得了明显的效果。笔者根据该地区钻头实钻资料,结合地质特点和钻井工艺,对其钻头选型进行分析,提出钻头优化选型方案。

1　影响钻头机械钻速的原因分析

1)地层沉积年代远,地层硬度高、不均质,部分层段研磨性高。厚度在500m 以上的自流井组,泥页岩、砂岩互层,砂泥岩致密,硬度高;须家河段为泥岩夹石英砂岩,硅质胶结,岩石硬度达7级;二叠系阳新统地层岩石可钻性级值为417～715,岩石软硬变化大,因高围压作用,二叠系灰岩硬度高出三叠系3倍以上,且夹带燧石结核、煤及黄铁矿。

2)井眼不稳定。川东高陡构造井的上部沙溪庙组2珍珠冲组地层(井深0～2500m ),岩性主要是砂、泥、页岩互层。由于岩石水敏性强以及高陡构造的地应力联合作用,使井眼很容易失稳,井壁严重坍塌。为了平衡垮塌而提高钻井液密度,导致机械钻速大幅降低,如天东26井在沙溪庙组、自流井组地层钻井中钻井液密度提至1135～1163g/cm 3,由高液柱压力产生的“压持效应”使机械钻速降至0196m/h ;二叠系的龙潭组、梁山组也极易垮塌。

3)地层倾角大,地层倾角8～55°,最高达85°,容易发生地层自然造斜。为了控制井斜往往采取轻压吊打的措施,从而大大降低了钻井速度。

4)地层压力系统复杂,从负压到异常高压相互交错,具有纵向上压力系统的多样性和横向上压力系统相对独立性。碳酸盐岩气藏有裂缝性、孔隙性和裂缝2孔隙性3类产层。孔隙性气藏压力规律性较清楚,基本表现为常压,能实现平衡钻井,如川东石炭系、长兴生物礁等。而裂缝性气层压力依赖于地质运动的强弱及岩石本身的强度,规律性差,很难预测。钻井时按有裂缝存在而采用高密度钻井液钻进,导致过平衡影响机械钻速,但采用低密度钻井液快速强钻,突遇裂缝井喷的风险很大。阳新组、长兴组两个高压产层,由于压力梯度高,岩石硬度大,并且地层深度深,钻井液密度通常为1150g/cm 3(云安6井最高压力梯度达2145MPa/hm ,钻井液密度2141g/cm 3),致使钻速长期徘徊在1100m/h 左右。

5)大尺寸井眼长。川东地区大于 31111mm 井眼的井段约占总进尺的1/2～3/4,由于井斜因素导致钻压加不上,12in 钻头钻压一般只能加到120～180kN ,转速一般为60r/min 。大尺寸井眼钻头破岩体积大,如

17in 钻头的破岩体积为

8in 钻头破岩体积的4124倍

,12in 钻头的破岩体积为

8in 钻头的?813?石油天然气学报(江汉石油学院学报)　

2007年6月　第29卷　第3期Journal of Oil and G as T echnology (J 1J PI )　

J un 12007　Vol 129　No 13

2108倍,显然钻头在井底的机械破岩能量严重不足,牙齿很难吃入地层。破岩方式主要以研磨为主,而不是体积破碎,导致钻头破岩效率很低。由于井眼尺寸大、井深,实际环空返速在013m/s 以下,水力能量也严重不足,导致井底清洗效果差,岩屑重复破碎;同时,深井钻井经验表明,随着大尺寸井段的加深,牙轮钻头的蹩跳现象尤为突出,钻头在井底的有效钻进时间不到50%,也严重影响了机械钻速的提高。

2　川东油气田各层段钻头选型分析

211 44415mm 井段钻遇地层钻头选型分析

44415mm 井段钻遇地层包括沙溪庙组、自流井组、须家河组和雷口坡组,全部使用牙轮钻头钻进。537型钻头在沙溪庙组最高机械钻速为4170m/h ,最高进尺362151m ,钻压200kN ,转速60r/min ,排量50L/s ,装3个等径大喷嘴,失效主要是牙齿磨损和轴承失效。

在自流井组606173～1096123m 井段使用的10只537型钻头的平均机械钻速仅0156m/h ,高泥浆密度(1154～1166g/cm 3)是机械钻速低的原因之一。钻头钻压150kN ,转速55r/min ,排量50L/s ,装2个 18mm 的喷嘴和1个 20mm 的喷嘴,使用后钻头普遍发生轴承失效。在自流井组1148135～1343146m 井段使用的4只515钻头,平均机械钻速仅为0136m/h ,泥浆密度为1166g/cm 3,钻压120～150kN ,转速50r/min ,排量50L/s ,仅装2个 18mm 的喷嘴;同样地层123411～1347m 井段在几乎同样的条件下使用了2只535钻头,机械钻速平均也是0136m/h ,但钻头起出时状况较好。

从实钻情况来看,在 44415mm 层段应该选择IADC537型钻头,尽量加大钻压、提高转速,在高泥浆密度的情况下,要强化水力措施,减少岩屑重复破碎。

212 31111～ 31411mm 井段钻遇地层钻头选型分析

31111～ 31411mm 井段钻遇地层包括沙溪庙组、凉高山组、千佛崖组、自流井组、须家河组、雷口坡组和嘉陵江组。

沙溪庙组2自流井组地层硬度适中,出水出气机会少,适合采用空气钻井,井段长多在1500～3000m 。根据川东北气体钻井的情况,机械钻速多在8m/h 以上,比同地层泥浆钻井高300%～500%。如普光D 21井在1340139～1865135m 井段上、下沙溪庙组地层使用1只31411HJ T517GK 钻头,进尺524196m ,机械钻速11131m/h [1];七北101井采用311mm 空气锤钻井,在675～2056m 井段沙溪庙组2凉高山组地层,进尺1403m ,机械钻速16164m/h [2];普光10井在881～1585129m 井段遂宁组2上沙溪庙组地层和2046155～2859134m 井段上、下沙溪庙组地层使用1只31413mmPDC 钻头,总进尺1517108m ,平均机械钻速8163m/h [3]。

目前,空气钻井大多采用宽齿和楔齿金属密封牙轮钻头,但使用牙轮钻头,钻压高时易导致井斜、断钻具,钻压低时机械钻速低。空气锤是靠压缩空气推动活塞上下往复运动,实现对地层的冲击作用,低钻压、低转速、高冲击破岩效果,纠斜和防斜打直方面效果独特,与牙轮钻头相比,机械钻速高2～5倍。但空气钻井设备投入高;空气锤长井段划眼,会导致保径齿磨损,进而出现断齿,引发井下事故;遇到地层坍塌或出水,容易发生卡钻和堵水眼[4]。PDC 钻头在低钻压条件下机械钻速与牙轮钻头

相当,进尺高,但如果环空不畅、地层出水或注气量太小,会导致钻头“烧坏”[3]。

常规钻井在上沙溪庙组(236～662m 井段)地层使用IADC517钻头,采用强化喷射钻井技术收效很大,机械钻速32141m/h ,纯钻13115h ,进尺426114m ,但存在钻头不耐冲蚀的问题。

在下沙溪庙组使用IADC537钻头,地层倾角较小时,钻压可以加到220kN ;在1068～1639m 井段,平均机械钻速312m/h ,纯钻时间51169h ,进尺148129m ;最高钻速4158m/h ,最高纯钻时间9215h ,最高进尺243182m 。使用517钻头,未采用双喷嘴组合,钻压也只有200kN ,机械钻速2102m/h ,纯钻100167h ,进尺203132m 。当上、下沙溪庙组地层倾角较大时,加大钻压很容易导致井斜,而垂直导向钻井技术则很好地解决了这个问题。该技术使用了全自动的旋转导向垂直钻井工具,在钻井时可以自动追踪井斜变化,设定和调整工具侧向力,使井眼轨迹快速返回垂直状态。普光7井自井深1710197m 开始采用垂直导向钻井技术,选用HJ T537GK 钻头,钻压240～280kN ,转速70～85MPa ,钻至井深2293123m ,进尺582126m ,与邻井普光1井同井段相比,机械钻速提高了115倍[5]。

?913?第29卷第3期洪春玲等:川东油气田钻头选型分析　

但导向工具租费高,还存在容易刺、断钻具的问题。可见,沙溪庙组井段使用537、517型牙轮钻头,加大钻压,配合双喷嘴组合,强化喷射钻井,可以达到较好的效果;在高陡构造采用垂直导向钻井技术,释放钻压,也可以显著提高钻井速度。

在凉高山组使用517钻头,机械钻速可以达到5178m/h ;在未采用喷射强化钻井时,使用537钻头机械钻速仅117～118m/h ,而使用双喷嘴组合后,机械钻速达到3148m/h ,提高近一倍;但纯钻时间和进尺大打折扣,估计是钻头发生了冲蚀破坏。该井段采用517型强化保径、适应喷射钻井的钻头应该是适合的。

在自流井组,钻井液密度增加到112g/cm 3以上,甚至达到1166g/cm 3,机械钻速则降低到019～115m/h ,517钻头平均机械钻速约115m/h ,而537钻头仅0196m/h 。因此,在该井段应优先选用517钻头。

千佛崖组地层,石英含量高达90%,常规牙轮钻头进尺很低,失效形式为外排及背锥磨损,甚至导致轴承失效、牙轮落井。如龙16井在该地层使用8只常规钻头,平均进尺仅919m 。在该地层使用复合齿保径钻头效果较好,12(1/2)HJ T637GH 钻头平均进尺提高了203%。在须家河组500～2000m 井段使用537钻头,机械钻速为1～2m/h ,增加钻压,机械钻速提高,但牙齿和钻头直径磨损严重。七里北1井在须家河组3816～3995m 井段使用2只HJ T537GK 钻头,钻井进尺179113m ,平均机械钻速为0185m/h ,较同层段其他牙轮钻头提高32181%,平均纯钻时间10518h ,提高79149%。

宽齿钻头齿宽比常规钻头宽1～2mm ,不但提高了钻头的井底覆盖率,同时钻头的稳定性也得以增强;结合偏移值的增加和保径的增强,配合钻压的增加,在沙溪庙组2须家河组地层可以显著提高机械钻速。

雷口坡组2嘉陵江组地层比较均质,使用金刚石钻头效果较好。使用金刚石钻头平均机械钻速为2159m/h ,而使用牙轮钻头机械钻速大部在1100m/h 左右。毛坝2井使用“螺杆钻具+PDC ”复合钻井工艺,在3179111～3374146m 井段嘉陵江地层,机械钻速8153m/h ,比牙轮钻头转盘钻进机械钻速提高349%[6]。

213 21519mm 井段钻遇地层钻头选型分析

21519mm 井段钻遇地层主要包括三叠系须家河组、雷口坡组、嘉陵江组、飞仙关组,二叠系长兴组、龙潭组、茅口组、栖霞组、梁山组,石炭系2志留系。牙轮钻头主要用在须家河组、嘉陵江组、飞仙关组、龙潭组、茅口组、栖霞组等层段,PDC 钻头用在雷口坡组2飞仙关组井段。

在埋藏浅的须家河组地层(711～2190m ),泥浆密度1103～1115g/cm 3,使用547和537宽齿钻头平均机械钻速2125m/h ,其中537宽齿钻头机械钻速为2159m/h (纯钻51h ,进尺132m ),比平均机械钻速高15%,但使用钻压仅140kN ,牙齿吃入浅,磨损特别严重。要提高机械钻速,应该适当提高钻压。井深大于2300m 的须家河组地层,泥浆密度提高到1128g/cm 3时,机械钻速普遍下降到1m/h 左右,钻压200kN 应该是比较高的,537钻头的平均机械钻速1134m/h ,而617钻头的平均机械钻速为111m/h 。由此可见,须家河组层段应选用537宽齿钻头或547钻头。

在埋藏浅的雷口坡组地层(小于1000m )使用547钻头,机械钻速可以达到3m/h 以上;当井深大于2000m 时,机械钻速降到2m/h 以下。在3200m 以下嘉陵江组地层使用547钻头平均机械钻速0198m/h ,泥浆密度1175g/cm 3,钻压160KN ,纯钻70h ,进尺70m ,使用不等径喷嘴组合机械钻速有所提高,提高幅度为14%;在3000m 以下的飞仙关组地层使用金刚石钻头,机械钻速可以达到5149m/h ,进尺1043m ,纯钻189183h ,而使用牙轮钻头机械钻速1144m/h ,进尺105m ,纯钻时间94h 。可见在该层段使用牙轮钻头没有优势,应该选用金刚石钻头。

长兴组使用金刚石钻头转盘钻进,机械钻速达2149m/h ,进尺999163m ,但钻头磨损很严重;采用螺杆钻进,机械钻速和进尺都比较低。使用537钻头,机械钻速与547钻头相当,约为1m/h 。所以,在长兴组应选用耐磨性好的金刚石钻头或轴承质量好的537牙轮钻头。

龙潭组岩性为硅质灰岩含燧石结核,非常难打。使用537钻头机械钻速为016m/h ,钻头牙齿损坏严重,而使用547钻头,平均机械钻速为1101m/h 。其原因在于537钻头钻压为120kN ,而547钻头钻压加到150～160kN ,说明IADC547型钻头稳定性好,配合适当高一些的钻压,可以对付该地层。?023?　石油天然气学报(江汉石油学院学报)2007年6月

茅口组当井深在2500m 左右时,使用537钻头机械钻速约113m/h ;在4400m 井深,虽然钻井液密度增加到1175g/cm 3,但钻压加到180kN ,使用547钻头,机械钻速也可以达到117m/h 。在该层段选用537、547钻头是适当的。

栖霞组617钻头机械钻速较高,可以达到1187m/h ,比平均机械钻速高6515%。原因在于钻压较高(180kN ),泵压也较高(12MPa )。石炭系使用537钻头,钻时可以达到126175h ,但进尺仅86165m ,钻头牙齿、轴承和直径损坏严重。该地层为灰岩、夹角砾岩、石膏,埋藏深,钻头牙齿不易吃入,跳钻严重,导致断齿和轴承失效。因此,该层段应选用牙齿耐磨性好、轴承性能好的537或547钻头。

214 15214mm 井段钻遇地层

15214mm 井段主要包括三叠系嘉陵江组、飞仙关组,二叠系长兴组、龙潭组、茅口组、栖霞组、梁山组,石炭系、志留系。

嘉陵江组地层使用3只金刚石钻头,机械钻速2155m/h ;而牙轮钻头机械钻速仅为017m/h ,说明该层段适合使用金刚石钻头。

飞仙关组以下地层均采用牙轮钻头,但机械钻速都比较低,为0146～1138m/h ,牙齿、轴承损坏严重,钻头直径也严重磨损,537钻头和617钻头是目前的选择。应该推出IADC547型稳定性、耐磨性好的钻头供用户选用。

3　川东油气田钻头优化选型方案

由于川东油气田的地质特点,导致钻井速度偏低。分析实钻资料,优化钻头选型是提高钻井速度的重要措施。钻头选型要随着钻井技术和钻头技术的发展而变化。根据川东油气田各层段钻头选型分析,笔者提出川东油气田各层段钻头优化选型方案,见表1。

表1　川东油气田各层段钻头优化选型方案

层段

不同井眼井段使用钻头选型 44415mm 31111mm 21519mm 15214mm 沙溪庙组

537型钻头537型钻头/空气锤--凉高山组

537型钻头517型钻头/空气锤--自流井组

537型钻头517型钻头/空气锤--须家河组

-537型钻头537/547型钻头-雷口坡组

-PDC 钻头PDC 钻头-嘉陵江组

-PDC 钻头PDC 钻头PDC 钻头飞仙关组

--PDC 547型钻头长兴组

--547型钻头547型钻头龙潭组

--547型钻头547型钻头茅口组

--547型钻头547型钻头栖霞组

--617型钻头547型钻头梁山组

--617型钻头547型钻头石炭系

--547型钻头547型钻头志留系---547型钻头

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[编辑]　舍　予?

123?第29卷第3期洪春玲等:川东油气田钻头选型分析　

牙轮钻头选型原则

牙轮钻头选型原则 (1)软地层应选择有移轴、超顶、复锥3种结构的牙轮钻头，齿应是高、宽、稀、齿尖角大的铣齿或镶齿。随着岩石硬度增大，选择钻头的上述3种结构值应相应减小，齿也应矮、窄、密，齿尖角也要相应减小。 (2)钻研磨性地层，应该选用带保径齿的镶齿钻头。当发现上一个钻头的外排齿磨圆而中间齿磨损较少时，则下一个钻头应该选用有保径齿的镶齿钻头。 (3)在易斜地层钻进时，应选用不移轴或移轴量小、无保径齿并且齿多而短的钻头；同时，在保证移轴小的前提下，所选钻头适应的地层应比所钻地层稍软一些，这样可以在较低的钻压下提高机械钻速。 (4)选用镶硬质合金齿钻头时要注意：所钻地层页岩占多数时，用楔形齿钻头；钻石灰岩地层时，使用抛物体形或双锥形齿钻头；当用高密度钻井液钻井时，使用楔形齿钻头；当所选地层中页岩成分增加或钻井液密度增大时，用偏移值大的钻头；钻石灰岩或砂岩地层，选用偏移值小的钻头；钻硬的研磨性石灰岩、燧石、石英石时，用无移轴的球齿轱斗。 (5)在软硬交错地层钻进时，一般应按其中较硬的岩石选择钻头类型，这样既在软地层中有较高的机械钻速，也能顺利地钻穿硬地层。在钻进过程中钻井参数要及时调整，在软地层钻进时，可适当降低钻压并提高转速；在硬地层钻进时可适当提高钻压并降低转速。 (6)浅井段岩石一般较软，同时起下钻所需时间较短，应选用能获得较高机械钻速的钻头；深井段地层一般较硬，起下钻时间较长，应选用有较高总进尺的钻头。 (7)在小井眼(井眼直径小于177mm)钻井中常选用单牙轮钻头，单牙轮钻头比同尺寸三牙轮钻头的牙轮、牙齿、轴径、轴承大，强度高，破岩效率高。 (8)按钻头产品目录选择钻头类型。钻头生产厂家通过大量的试验，对各型钻头的适用地层情况进行了界定，形成了钻头产品目录。根据钻头产品目录，结合所钻地层性质选择钻头类型，基本能够做到对号入座，匹配合理。表卜10为国产三牙轮钻头产品目录。 (9)由于即使是同一种岩性，其机械性能差别也很大，所以仅根据岩性按钻头产品目录来确定钻头类型是不够全面的，还应收集邻近井相同地层钻过的钻头资料及上一个钻头的磨损分析，结合本井的具体情况来选择。 (10)钻头的选型应按每米成本最低来考虑。一般以“每米成本”作为评价钻头选型是否合理的标准，其计算公式为：在保证井身质量的前提下，对于同一地层使用过的几种类型的钻头，进行每米成本比较，每米成本最低的钻头应作为选型合理的标准。

【CN109948257A】一种钻头选型方法及其装置、设备和存储介质【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910217273.4 (22)申请日 2019.03.21 (71)申请人 中海石油（中国）有限公司上海分公 司 地址 200335 上海市长宁区通协路388号 申请人 中石化海洋石油工程有限公司 (72)发明人 张海山　李乾　王涛　姜韡　 施览玲　纪国栋　王宏民　 (74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人 孟金喆 (51)Int.Cl. G06F 17/50(2006.01) G06K 9/62(2006.01) (54)发明名称一种钻头选型方法及其装置、设备和存储介质(57)摘要本发明公开了一种钻头选型方法及其装置、设备和存储介质，通过获取并统计一地区指定地层中所使用的至少一种钻头的使用参数以及对全部所述钻头分别进行至少一种评价运算以得到多参数评价指标值矩阵及单参数评价指标值矩阵，再分别进行规范化处理及去重处理，并赋予权重，最后依据非线性模糊优选理论计算评价指标值矩阵的综合向量，以得到对应各所述钻头的最终评价指标值。本发明能够提高钻头选型的准确性，兼顾各类钻头选型方法的优势，实现优快钻井目标，对于优选出的钻头提速效果明显，现场推广和应用前景广阔，对于钻井提速增效具 有重要意义。权利要求书3页 说明书15页 附图2页CN 109948257 A 2019.06.28 C N 109948257 A

权　利　要　求　书1/3页CN 109948257 A 1.一种钻头选型方法，其特征在于，所述方法包括： 获取并统计一地区指定地层中所使用的至少一种钻头的使用参数； 根据所述使用参数，对所述钻头分别进行至少一种评价运算以得到多参数评价指标值矩阵； 将任意一种或多种所述使用参数分别对应至各所述钻头以得到至少一个单参数评价指标值矩阵； 对所述多参数评价指标值矩阵及所述单参数评价指标值矩阵分别进行规范化处理及去重处理，得到多参数相对优属度矩阵及单参数相对优属度矩阵； 分别对所述多参数相对优属度矩阵中的各评价指标值及所述单参数相对优属度矩阵中的各评价指标值赋权重； 依据非线性模糊优选理论，分别计算对应赋权重后所述多参数相对优属度矩阵的多参数向量及对应赋权重后所述单参数相对优属度矩阵的单参数向量，组合所述多参数向量及所述单参数向量，得到综合相对优属度矩阵； 对所述综合相对优属度矩阵中的各评价指标值赋权重，并依据所述非线性模糊优选理论计算对应赋权重后所述综合相对优属度矩阵的综合向量，所述综合向量内各参数分别对应各所述钻头的最终评价指标值。 2.根据权利要求1所述的钻头选型方法，其特征在于，所述使用参数包括：使用效果参数、使用条件参数及使用成本参数； 所述使用效果参数包括：钻头进尺、机械钻速、钻进深度及钻头磨损程度中任意一种或多种； 所述使用条件参数包括：钻压、转速及泵排量中任意一种或多种； 所述使用成本参数包括：采购成本、功耗成本及维修成本中任意一种或多种。 3.根据权利要求1所述的钻头选型方法，其特征在于，对所述钻头分别进行至少一种评价运算以得到多参数评价指标值矩阵的方法之后，还包括： 对所述多参数评价指标值矩阵中各评价指标值进行修正，具体包括： 基于钻头磨损定级标准，对用于描述所述钻头的磨损程度的各参数进行相应赋值，并将各所述参数的赋值相加以得到钻头磨损特征值； 计算钻头磨损系数，钻头磨损系数＝1-钻头磨损特征值/预设常量； 利用所述钻头磨损系数对所述多参数评价指标值矩阵中各评价指标值进行修正。 4.根据权利要求3所述钻头选型方法，其特征在于，利用所述钻头磨损系数对所述多参数评价指标值矩阵中各评价指标值进行修正包括： 当所述评价指标值越大表示钻头选型越优时，令所述各评价指标值乘以所述钻头磨损系数； 或，当所述评价指标值越小表示所述钻头选型越优时，令所述各评价指标值除以所述钻头磨损系数。 5.根据权利要求1所述的钻头选型方法，其特征在于，所述评价运算的方法包括：每米钻井成本法、比能法、经济效益指数法、灰色聚类法、综合指数法、灰色关联分析法、主成分投影法、虚拟强度指数法及神经网络法中任意一种或多种。 6.根据权利要求1所述的钻头选型方法，其特征在于，对所述多参数评价指标值矩阵及 2

钻头选择和使用

钻头选择和使用 1、硬质合金钻头的选择 胶结性的砂岩、黏土亚黏土、泥岩以及风化岩层、遇水膨胀或缩径地层宜选用肋骨式硬质合金钻头或刮刀式硬质合金钻头;可钻性3-5级的中、弱研磨性地层,铁质、钙质岩层、大理岩等宜用直角薄片式钻头、单双粒钻头或品字形钻头;研磨性强、非均质较破碎、稍硬岩层,如石灰岩等宜用负前角阶梯钻头;软硬不均、破碎及研磨性强的岩层,如砾石等宜用大八角钻头;砂岩、砾岩等选用针状合金钻头。常用硬质合金取心钻头及其适用范围见表6-1。 2、金刚石钻头的选择 金刚石钻进适用于中硬以上岩层。一般聚晶金刚石、金刚石复合片、烧结体钻头适用于3~7级岩层,单晶孕镶金刚石钻头适用于5~12级完整和破碎岩层,天然表镶金刚石钻头适用于4~10级完整岩层。不同类型金刚石钻头的选用见表 6-2。

金刚石钻头主要参数及结构要素与钻头选择如下: （1）钻头唇面形状。中硬、中等研磨性的岩层,宜选用平底形唇面或圆弧形唇面;坚硬且研磨性高的岩层,可用半圆形唇面;对复杂、破碎不易取得岩心的地层,可选用阶梯底喷式唇面;坚硬、致密易出现打滑的岩层,可选用锯齿形 唇面。金刚石取心钻头唇面形状及适用地层参见表5-29。 (2)胎体硬度。岩石的研磨性越强或硬度越低,则钻头胎体的硬度应越髙；反 之,岩石的研磨性越弱或硬度越高,则钻头胎体的硬度应越低。不同岩层推荐胎体 硬度及耐磨性参见第5章表5-35。

(3)金刚石浓度。岩石硬度越高或研磨性越弱,则钻头金刚石浓度应越低;反之,岩石硬度越低或研磨性越强,则钻头金刚石浓度应越髙。人造孕镰金刚石钻头 在不同岩层推荐的金刚石浓度值参见表5-39。 (4)金刚石粒度。若石的研磨性越强,硬度越高,则要求钻头的金刚石颗粒应越 小,最好用孕镶钴头;岩石硬度越低,研磨性越弱,则要求钻头的金刚石夥粒应越 大。孕镶金刚石钻头推荐粒度参见表5-40,表镶金刚石钻头推荐粒度参见表 5-41。

Φ311FS系列PDC钻头选型与应用

Φ311.15FS系列PDC钻头在彩南探井的选型与应用科技成果报告 钻井四公司

2007年11月25日 Φ311.15FS系列PDC钻头在彩南探井的选型与应用彩南探井地处准噶尔盆地东部五彩湾凹陷构造，临近彩南油田开发区、五彩湾气田，地表为戈壁黄泥滩。主要探明古生界石炭系（巴塔玛依内山组）的含油气情况。该构造地层较全，自下而上从石炭系（C2b）到吐古鲁群，地层分层及岩性见下表：

今年钻井四公司在该构造承钻彩54、彩55井两口预探井，为提高二开段Φ311.15井眼的钻井速度，加快油气勘探的步伐，根据地层岩性认真开展了Φ311.15FS系列PDC钻头的选型与应用，取得了一定的效果。 一、邻井牙轮钻头的使用情况 彩201井钻头使用概况 彩202井钻头使用概况

彩51井钻头使用概况 根据以上的统计表可以看出，侏罗系至二叠系地层，牙轮钻头的平均机械钻速只有3-4米/小时，由于牙轮钻头机械钻速慢严重地影响了钻井的周期。 二、彩54、彩55井Φ311.15FS系列PDC钻头的选型与应用 根据两口井邻井的实钻地层的岩性情况，经分析研究PDC钻头选型如下：

1.考虑到白垩系吐谷鲁群底部有砾石层，必须用牙轮钻穿砾石层后，再下PDC钻头，从石树沟地层到八道湾底部以上地层岩性发育较疏松，大多为泥岩及泥质粉砂岩，可选Φ311.15FS2463或Φ311.15FS2563BG。 2.PDC钻头钻到八道湾底部砾石层根据钻时的变化及时提钻，防止砾石层损坏PDC钻头，再用牙轮钻头钻穿砾石层后进入克拉玛依组20m左右，再下PDC钻头，考虑到三叠系－二叠系地层岩性较致密，且砂质泥岩、粉砂岩、砂砾岩互层多，可选Φ311.15FS2563BG 钻头，进入平地泉组中下部根据钻时可考虑Φ311.15FM3643Z钻头。 3.彩54、彩55井PDC钻头的实际使用情况和主要技术措施： 1）两口井PDC钻头使用及取得的技术指标 2）PDC钻头使用的主要技术措施 ①钻井排量：Φ160缸套双泵排量50—55 l/s，有利钻头的清

如何在实际工作中正确选择孕镶金刚石钻头设计参数

如何在实际工作中正确选择孕镶金刚石钻头设计参数 孕镶金刚石钻头广泛应用于小口径岩石钻探的施工中，而采用合理的钻头设计参数对提高钻探效率发挥钻头最大功效至关重要。本文根据黑河象山电站帷幕灌浆工程岩石钻探实例，初步阐述如何正确选择孕镶金刚石钻头设计参数及其实际意义。 孕镶金刚石钻头适用于硬至坚硬、可钻性Ⅶ—Ⅻ级、完整均质至破碎、裂隙性的、具有研磨的岩层。钻头设计时应考虑的结构参数如下： 一、胎体 胎体高度H ＝10～12mm ，H 值愈大，则钻头稳定性愈好。 胎体工作层高一般为4mm 。 胎体厚度一般为8mm 。壁厚影响钻进效率和钻头寿命；壁厚小，钻进效率高，金刚石消耗量少；但不够耐磨，钻头寿命较短。 二、唇面形状 孕镶钻头的唇面形状要比表镶的多，它除了表镶钻头的那些以外，还可采用： 1．尖齿形，它又分同心圆尖齿形（见图3.13-5a ）、阶梯尖齿形（见图3.13-5b ）和交错式尖齿形（见图3.13-5c ）。 2．带底喷式水眼（见图3.13-6） 若岩石软硬互层和破碎，为提高岩矿心采取率，则可选用阶梯形底喷式水眼钻头。 二、胎体性能 胎体是钻头极其重要的组成部分，其成分和性能比较复杂，但设计或选择时，目前仅根据岩石性质，确定相适应的胎体硬度和耐磨性。 选择原则是岩石硬、研磨性弱，则胎体偏软、耐磨性偏低；相反，岩石软、研磨性强，则胎体偏硬、耐磨性要高。具体选择时，可参考表3.13-4，表3.13-5。 表3.13-4 设计原则是：岩石愈硬、研磨性偏低，则粒度较细、品级较高。设计时可参考表3.13-6。 表3.13-6 四、金刚石浓度 根据岩石硬度和研磨性设计金刚石浓度，浓度保证胎体唇面上的金刚石数量有足够的切削能力和有较高的耐磨性。 （a ） （b ） （c ） 图3.13-5 尖齿形钻头 (a)—同心圆尖齿形；(b)—阶梯尖齿形；(c)—交错式尖齿形 图3.13-6 阶梯形底喷水眼钻头

钻头选型

一、PDC钻头命名： 1、M1963钻头各字母和数字的意思？ M：胎体PDC钻头（MS：刚体PDC钻头） 19：切削齿尺寸，￠19mm（13--￠13mm，08--￠8mm） 6：刀翼数 3：冠部形状，变化范围1~9，1---冠部抛物线最长；9---冠部抛物线最短 2、FS2663的含义？ FS：刚体（FM：胎体） 2：2000系列 6：6刀翼（5：5刀翼） 6：复合片尺寸，6/8″--19mm（2：8mm；4：13mm，8：25.4mm） 3：布齿密度和位置。 3．G535的含义？ G：金系列 5：复合片尺寸：19mm（4：1/2″--13mm） 3：冠部形状：1---9：尖---平 5：布齿密度。 二、PDC钻头选择原则 1、钻头冠部形状确定原则 不同冠形PDC钻头的攻击性依次为：长抛物线型>中等抛物线型>短抛物线型；按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型如下：按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型： 岩石硬度抗压强度(psi) 冠部形状 很低硬度0-8000 长抛物线 中等硬度8000-16000 中等抛物线 高硬度16000-32000 短抛物线 ?针对软硬交错地层，采用多种抗回旋设计 2、切削齿尺寸选择原则： 岩石硬度抗压强度(psi) 切屑齿尺寸 很低硬度0-8000 19-24mm 中等硬度8000-16000 16-19mm 高硬度16000-32000 13-16mm 极高硬度32000-50000 8-13mm（超强齿） 3、布齿密度原则 岩石硬度抗压强度(psi) 布齿密度 很低硬度0-8000 低布齿密度 中等硬度8000-16000 中等布齿密度 高硬度16000-32000 高布齿密度 极高硬度32000-50000 高布齿密度(超强齿) 三、地层硬度分级 牙轮钻头机械钻速（h/m）地层硬度岩石类型抗压强度（Mpa） 111/124 15~30 很软粘土、粉砂岩、砂岩〈25

牙轮钻头的正确使用方法

牙轮钻头的正确使用方法 牙轮钻头的正确使用方法： （—）不一样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如今钻井技能上：影响钻进速度、钻头进尺；使钻井进程呈现井漏、井喷、井塌和卡钻等复杂情况；使泥浆功能发作改变；影响井眼质量，如井斜、井径不规则，进而影响固井质量。经过剖析地层岩性及其对钻井技能的影响，可对钻头选型和运用的合理性进行判别。 粘土、泥岩和页岩层影响：很简单吸收泥浆中的自在水而胀大，使井径减小，构成下钻遇阻，乃至卡钻，跟着浸泡时刻的延伸，又会发作掉块脱落，使井径扩展，构成井塌。应尽量运用清水或低比重低粘度的泥浆钻进。炭质页岩联接力弱，简单垮塌。泥质岩层质软，钻速快，也简单泥包。 砂岩：其性质依颗粒的巨细、成分以及胶结物的不一样有很大不一样。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，易发作泥浆的渗透性漏失，并在井壁上构成较厚的泥饼，致使粘附卡钻等复杂情况，构成钻头的非正常运用。 砾岩：在砾岩层中钻进易发作跳钻、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：通常质硬，钻速慢、进尺少。有的有缝缝洞洞发育，钻遇缝洞时，会致使蹩钻、放空、泥浆漏失等，井漏后有时还会发作井喷。 石灰岩地层对钻头进尺、机械钻速和钻头失效影响很大。别的，当地层软硬交织，如泥岩与较硬的砂岩相间，易发作井斜；地层倾角较大时易发作井斜。钻头在斜井中钻进易构成损坏。当岩层中含有可溶性盐类，如石膏层、岩盐层等，会损坏泥浆的功能，影响到钻头的正常运用。 （二）、钻井技能 通常指钻压、转速和泥浆排量三个钻进进程中可操控的技能参数。在实践使用中，钻井技能应根据地层条件、钻头类型、钻井设备和操作人员技能水平拟定。按其需求和条件的不一样，钻井技能分有： 1）优化钻井技能：在必定条件下，能到达最佳经济目标的钻井技能参数。 2）强化钻井技能：为到达更高的钻进速度，选用比通常钻井参数高的钻井参数。 3）特别钻井技能：为了特别意图而选用特别办法或受约束的钻井参数。 不一样的钻井参数需求选用不一样标准、类型的钻头，钻进中其钻头失效方法也各具特色，应区别对待。

地层与钻头选型

表1-5 钻头与地层岩石对应关系表 齿系地层型 1 2 4 可钻性岩性非密封滚动轴承非密滚动空气轴承密滚动轴承 型列号式江汉休斯瑞德赛克史密江汉休斯瑞德史密江汉休斯瑞德赛克密密 司司司 钢低抗压强1 极软页岩、粘土、泥岩W11 R1 Y11 S3SJ DSJ GA114 GIX-1S11 S33SSDS 度高可钻 G114 ATX-1 1性的软地 2 泥岩、软页岩、疏松页 W121 R2 Y12 S3J DTJ S33 齿层 3 页岩、软石灰岩 W131R3 Y13 S4J DHJ GA134 S44 4 S4DJ 高抗强度 1 页岩、软石灰岩M4NJ V2J GA214 M44N 钻 2 的中硬地 2 DR5 M4 层 3 中硬岩石灰岩、砂岩、 4 板岩 钻硬半研磨1 硬质石英岩 H7 H77 3 性或或研 2 W321 R7 H7J 性地层 3 硬质砂岩、白云岩 4 镶低抗压强 1 4 度高可钻2 性极软地 3 软页岩、粘土层 层 4 齿低抗压强 1 软泥岩、软页岩、疏松砂岩 5 度高可钻2中页岩、砂岩 性极软地 3 中软石灰岩 层 4中软石灰岩 钻高抗压强 1 中地层硬页岩、石灰岩 K621 G44 G4A 6 度的中硬 2 中地层白云岩、硬灰岩、Y62JA47JA 地层 3 砂岩 G55 Y63JA 4 硬质砂岩与白云岩 半研磨性1 硬质砂岩与白云岩 7 研磨性地2硬质砂岩与白云岩、极硬燧石 层 3 极硬燧石 K732 G77Y73JA 7JA 4 极硬花岗岩 K742 半研磨 1 极硬花岗岩 头8 性研磨性2极硬花岗岩 地层 3 极硬花岗岩 K832 G99Y83JA 9JA 4 极硬花岗岩 K842

钻头的选型

钻头类型定性选择原则 （1）根据地层条件、钻井方式、井眼轨迹控制要求、井眼尺寸以及地质要求选择合适的钻头类型。 （2）在多种类型钻头都适宜的情况下，要选择机械钻速高、寿命长、安全性好的钻头。 （3）在软至中硬地层，PDC钻头和牙轮钻头都可选用； 如果地层均质，应尽量选用PDC钻头。因为PDC钻头机械钻速高，安全可靠。 如果地层破碎，软硬变化频繁夹层多，应该选用牙轮钻头。因为在这样的地层，PDC钻头易发生冲击破坏，影响钻头使用效果。 2.3牙轮钻头选型原则 牙轮钻头的设计参数（包括齿高、齿距、齿宽、移轴距、牙轮布置等等），是根据不 同地层的需要设计的，因此应根据不同的地层选用不同的钻头。 （1）地层的软硬层度和研磨性 地层的岩性和软硬不同，对钻头的要求及破碎机理也不同。软地层应选择兼有 移轴、超顶、复锥三种结构，牙轮齿形较大、较尖，齿数较少的铣齿或镶齿钻 头，以充分发挥钻头的剪切破岩作用；随着岩石硬度增大，选择钻头的上诉三 种结构值相应减少，牙齿也要减短加密。 研磨性地层会使牙齿过快磨损，机械钻速迅速降低，钻头进尺少，特别容易磨 损钻头的保径齿、背锥以及牙掌的掌尖，使钻头直径磨小，更严重的是会使轴 承外漏、轴承密封失效，加速钻头损坏。因此，钻研磨性地层，应该选用有保 径齿的镶齿钻头。 （2）井深 浅井段岩石一般较软，同时起下钻所需时间较短，应选用能获得较高机械钻速 的钻头。 深井段地层一般较硬，起下钻时间较长，应选用较高总进尺（钻头寿命长）的 钻头。 （3）地层的自然造斜性能 在易斜地层钻进时，地层因素是造成井斜的客观原因，而下部钻柱的弯曲以及 钻头的选型不当则是造成井斜的技术因素。

钻头怎么选 钻头选型方法【老师傅干货】

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模具制造业的钻削加工在几个关键要素上往往与常规钻削有所不同。首先，在不规则表面上钻孔的情况很常见；其次，该行业所用的工件材料通常比常规材料更难加工。为了成功应对这些加工特点，需要采用具有针对性的加工策略。 无论是使用可转位刀片式钻头、可换钻尖式钻头，还是整体硬质合金钻头乃至高速钢钻头，在不规则表面上钻孔或进行断续切削都有可能出现问题，这是因为加工表面越不规则，钻头挠曲变形的可能性就越大。不过，在考虑钻头挠曲变形之前，首先应该考虑选用哪种类型的钻头。答案取决于技术性和经济性两方面的考虑。 对于直径在12.7mm以下、孔深在70倍孔径（70×D）以内的孔，适合用整体硬质合金钻头加工。而在加工直径更大、孔深为5×D以内的孔时，可转位刀片式钻头往往能提供有效的解决方案。对于孔深为（5－10）×D的孔，可换钻尖式钻头则是首选刀具。对于所有这些加工，都推荐采用内冷却式钻头。 此外，还需要考虑加工的经济性。不同类型钻头的每孔加工成本存在差异。每孔加工成本会随着加工批量（钻孔数）的增加而下降。如果每孔加工成本居高不下（处于成本曲线的峰值），则表明需要选用另一种钻头或另一组刀片。每孔加工成本（即决策点）的权衡要素为孔的加工数量和加工质量，在某种程度上还包括机床和夹具。 当加工批量很小时，加工循环时间和每孔加工成本并不太重要，采用经济性较好的高速钢钻头可能就足够了。而对于批量较大的加工，整体硬质合金钻头可能更具优势，因为这种钻头虽然价格比较贵，但它可以采用更高的切削速度和更大的切削参数，从而能提供更低的每孔加工成本和更高的生产能力。 不过，对于孔径大于12.7mm、孔深在5×D以内的孔加工，可转位刀片式钻头通常可以提供的加工循环时间和每孔加工成本，这是因为其刀具材料与孔壁的接触面较小，因此产生的摩擦也较小，可以采用更高的切削速度。与高速钢钻头或整体硬质合金钻头相比，可转位刀

牙轮钻头的合理使用

牙轮钻头的合理使用 （1）根据地层可钻性值并参考邻井地层，选择进尺多、速度快、成本低、磨损正常的钻头。在上部松软地层（可钻性级值小于5级），可选用机械钻速高的铣齿钻头，在深井段地层（可钻性级值大于5），可选用尺多的镶齿钻头。 （2）在易井斜地层，多选用牙轮偏移量小、无保径齿及齿多而短的牙轮钻头。 （3）井底应清洁，无落物。 （4）下钻速度要慢，防止顿钻。在钻头矩井底1单根时，要开泵和旋转钻头，充分洗井，清除井底岩屑，避免下入过快岩屑堵塞喷嘴或开泵过猛憋漏地层。 （5）钻头接触井底后，在低钻压、低转速下（钻压10～30ｋN，转速60ｒ/ｍｉｎ）跑合0.5ｈ以上，造好井底形状后，方可逐步提高钻压和转速的设计值。 （6）做好钻还试验，即固定钻压，改变转速，或固定转速，改变钻压，使钻压和转速合理匹配，达到高钻速钻进。（7）钻进中应尽量提高泵压，增大钻头水功率，充分发挥水力参数和机械破岩参数的交互作用，提高破岩效率。（8）使用组合喷嘴，提高清岩效率。 （9）应以厂家推荐的钻压与转速的乘积为约束条件，不能同时使用最高钻压和最高转速。 （10）钻进中操作平稳，送钻要均匀，严禁猛提猛放、溜钻

和顿钻。 （11）连续产生憋跳钻时，若不是地面设备的问题，应立即起钻，避免掉牙轮。 （12）从钻头下入钻进开始，必须做随钻成本计算，只要发现连续几个点成本上升时，应起钻。 （13）如发现钻头无进尺，泵压明显升高或降低，机械钻速突然下降，扭矩增大等现象时，若地面设备无问题，应起钻检查。 刮刀钻头的合理使用 （一）适用地层 刮刀钻头属切削型钻头，以切削、刮挤和剪切的方式破碎地层。这种钻头适用于在松软~软的页岩、泥质砂岩、页岩等塑性和塑脆性地层中钻进。 （二）钻进参数的确定 1．钻压的确定 刮刀钻头具有切削刀翼较长的优点，能适应较大的钻压变化范围，在转速一定的条件下，随着钻压的增加机械钻速增加。但是考虑钻具寿命和刮刀钻头结构易井斜的特点，对于不同尺寸的刮刀钻头正常钻进一般采用推荐钻压的中间值，最大不超过推荐的钻压最大值。要求做到平衡操作，均匀加压。2．转速的确定 刮刀钻头没有滚动部件，适用较高的转速。在钻压一定的条

钻头选型外文文献

PDC Bit Selection Through Cost Prediction Estimates Using Cross plots and Sonic Log Data Bit Optimization in Ku Wai The Optimisation of PDC Bit Selection UsingSonic Velocity Profiles Present in the Timor Se PDC Bit Selection Method Through theAnalysis of Past Bit Performance. 26 PDCBitDurability-DefiningtheRequirements, VibrationEffects, Optimization Medium,DrillingEfficienciesandInfluencesofFormationDrillability Application ofPDCBitsUsingConfinedCompressiveStrengthAnalysis DaviesR.Cumulative Rock Strength as a Quantitative Means of EvaluatingDrill Bit Selection and Emerging PDC Cutter Technology. Drillability Assessment in Deepwater Exploration Evaluation of Thermal Effects on Drillability in HPHT Wells in Niger Delta New PDC Bit Technology, Improved Drillability Analysis, and Operational Practices Improve Drilling Performance in Hard and Highly Heterogeneous Applications

牙轮钻头产品知识

钻头产品知识 一、常用钻头种类 1、概述 (1) 钻头类型： *按结构及工作原理分类: 刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头 *按功能分类: 全面钻进钻头、取芯钻头、扩眼钻头 (2) 钻头尺寸系列: 3-3/4 -- 36 2、钻头的工作指标： 钻头进尺：在钻头寿命内，其钻进的井段长度，单位为m； 钻头工作寿命：在整个使用过程中，钻头在井下的纯钻进时间(包括划眼——在已钻出的井眼内旋转送钻、修整井壁的过程)，单位为h 机械钻速：用钻头的进尺除以纯钻进时间，即单位纯钻进时间的钻头进尺，表示钻头破碎岩石的能力和效率，单位为m／h。 钻头的工作指标： 单位进尺成本—每米钻井成本 二、刮刀钻头 1、刮刀钻头的结构:上钻头体、下钻头体、刀翼、水眼 两刀翼的称作两刮刀钻头 三刀翼的称作三刮刀钻头 四刀翼的称作四刮刀钻头 刮刀钻头刀翼底部形状 a.平底 b. 正阶梯 c. 反阶梯 d. 反锥形 2、工作原理：工作时其刀翼在钻压作用下吃入岩石，并在扭矩作用下剪切破碎岩石。 破岩方式：以刮削、挤压和剪切为主要破岩方式 适用地层：松软地层

3、刮刀钻头的应用： 刮刀钻头制造工艺简单、成本低； 刮刀钻头适用于软地层，钻速快，每米钻进成本低； 刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜； 刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备； 刮刀钻头目前逐渐被PDC钻头取代。 三、三牙轮钻头 1、三牙轮钻头的分类：钢齿（铣齿）三牙轮钻头，镶齿三牙轮钻头 2、三牙轮钻头的工作原理： 牙轮钻头在钻压和钻柱旋转的作用下，牙齿压碎并吃入岩石，同时产生一定的滑动而剪切岩石。当牙轮在井底滚动时，牙轮上的牙齿依次冲击、压入地层，这个作用可以将井底岩石压碎一部分，同时靠牙轮滑动带来的剪切作用削掉牙齿间残留的另一部分岩石，使井底岩石全面破碎，井眼得以延伸。 3、三牙轮钻头在井底的运动 钻头公转：牙轮随钻头一起旋转 钻头自转：牙轮绕牙轮轴线逆时针方向旋转（1.5倍） 钻头的纵振：牙轮在滚动过程，其中心上下波动，使钻头做上下往复运动。原因：单双齿交替接触井底；井底凹凸不平。 牙轮的滑动：牙轮齿相对于井底的滑移，包括径向滑动和切向滑动。原因：超顶和复锥引起切向滑动，移轴引起径向滑动。 4、钻头工作时的受力（受力情况非常复杂）： 纵向静载荷，纵向动载荷，扭矩，侧向力 5、三牙轮钻头对岩石的破碎作用 主要方式——冲击、压碎作用： 纵向振动产生的冲击力和静压力（钻压）一起使牙齿对地层产生冲击、压碎作用，形成体积破碎坑。 辅助方式——滑动、剪切作用： 牙轮牙齿的径向和切向滑动对井底产生剪切作用，破碎齿间岩石。 射流的冲蚀作用： 由喷嘴喷出高速射流对井底岩石产生冲蚀作用，辅助破碎岩石。 6、三牙轮钻头的超顶、复锥和移轴 超顶：牙轮锥顶超过钻头轴线 复锥：包括主锥和副锥，副锥超顶。 移轴：牙轮轴线相对于钻头轴线平移一段距离。偏移值 7、各类型钻头的度要破岩方式： 极软地层—主要靠牙齿压入剪切作用破碎地层—移轴超顶复锥

钻井课设钻头选型剖析

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：

三牙轮钻头使用技术及钻井工艺

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

钻头优选和合理使用技术

钻头优选与合理使用技术 一、概述 在旋转钻井中，钻头是破岩造孔的主要工具，它的质量优劣及其与地层、岩性和它钻井工艺条件的适应程度，直接影响着钻井速度的高低，因而根据地层条件合理选择钻头类型和钻井参数，则是提高钻速、降低钻井成本地重要技术环节。在深井钻井过程中钻头要钻遇、钻穿多套地层中和多种岩石，由于岩石是具各向异性的非均质体，其品种极多且性质各异，因而从事钻头选型工作研究的石油钻井科技工作者，面对的是一庞大而复杂的集合体。故钻头类型优选方法的先进性及其所选钻头类型与地层的适用程度，从一定意义上讲制约着深井钻井速度的大幅度提高和钻井成本大幅度下降，是目前国内外钻井工程技术领域相当重视与关注的一项重要研究工作，多年来各国都在下大力,投入大量资金和众多人员进行该方面的试验与研究,以期获取行之有效且能为优质高效钻井提供技术支持的钻头选型方法。 石油勘探开发高速度与低成本目标的实现，很大程度上取决于钻井的高速度。目前国内外畅行的提高钻井速度的主要技术途径，是实施优快钻井配套技术，该项技术的核心内容是由软件技术－高水平的钻井工艺技术和硬件产品－与地层适用性强的高效钻头两部分内容组成。因而欲求获取钻井的高速度，即实现提高钻井速度、缩短建井周期的工作目的，除应在不断进行钻井工艺技术方面技术创新、研究开发外，另一重要技术途径是注重研制新型钻头和合理选择及使用钻头。 二、国内外相关钻头选型方法综述 自钻井应用于探矿工程开始至今，新型钻头研制与钻头选型工作，一直是钻井技术领域中研究的主要课题，随着钻井工艺技术的不断进步与提高，钻头选型方法在不断提高与完善，但此项工作将永远是该项技术领域中研究的主题。现将国内外有代表性的几种钻头选型方法予以归类综述。 （一)经验钻头选型法 本方法俗称现场钻井资料选型法，其提出和应用开始于钻井工程的初始阶段，后经从事石油钻井工程现场施工和科研人员几代人的不断完善提高、逐步形成为一套行之有效的实用方法，目前现场钻井技术人员多采用这一方法选择钻头类型。 本方法的技术路线梗概为：以现场钻井资料为基础，通过统计分析目标井所在地区大量的邻井实钻资料，按照各种类型钻头在相同地区、相同地质层段、相同井深条件下，其平均进尺多、平均机械钻速较高的理念选择和使用的钻头类型。本方法具有简单实用、在相同地区和相同地质层段适用性强的优点。其不足之处表现在： 1.由于统计分析资料中涵盖的钻头种类有限，其所选定的钻头类型是否为最优； 2.钻井工程的流动性较大，其选型结果受所钻地区与地层的影响较大，当地区或地层变化后，其推广应用价值和适用性就大打折扣；

牙轮钻头的选型及分类法

牙轮钻头的选型及分类法 （一）牙轮钻头选型的原则及应考虑的问题 (1)地层的软硬程度和研磨性。 (2)钻进井段的深浅。 (3)易斜地层。 (4)软硬交错地层。 选用的钻头对所要钻的地层是否适合，要通过实践的检验才能下结论。 对于同一地层使用过的几种类型的钻头，在保证井身质量的前提下，一般以“每米成本”作为评价钻头选型是否合理的标准。 (2)IADC牙轮钻头分类方法及编号 IADC规定，每一类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，用数字1～8分别表示八个系列，表示钻头牙齿特 征及所适用的地层： 1一铣齿，低抗压强度高可钻性的软地层； 2一铣齿，高抗压强度的中到中硬地层； 3一铣齿，中等研磨性或研磨性的硬地层； 4一镶齿，低抗压强度高可钻性的软地层； 5一镶齿，低抗压强度的软到中硬地层； 6一镶齿，高抗压强度的中硬地层； 7一镶齿，中等研磨性或研磨性的硬地层； 8一镶齿，高研磨性的极硬地层。 第二位字码为岩性级别代号，用数字1～4分别表示在第一位数码表示的钻头所适用的地层中再依次从软到硬分为四个等级。

第三位字码为钻头结构特征代号，用数字1～9计九个数字表示，其中1～7表示钻头轴承及保径特征，8与9留待未来的新结构特征钻头用。1～7表示的意义如下： 1一非密封滚动轴承； 2一空气清洗、冷却，滚动轴承； 3—滚动轴承，保径； 4—滚动、密封轴承； 5一滚动、密封轴承，保径； 6一滑动、密封轴承； 7一滑动、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，用下列字母表示： A一空气冷却； C一中心喷嘴； D一定向钻井； E一加长喷嘴； G一附加保径／钻头体保护； J一喷嘴偏射； R一加强焊缝(用于顿钻)； S一标准铣齿； X一楔形镶齿；。 R一圆锥形镶齿； Z一其他形状镶齿。 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。

金刚石钻头选用原则

金刚石钻头硬度选用原则 金刚石钻头的质量和金刚石材质有很大的关系，金刚石硬度，决定金刚石钻头硬度。 金刚石钻头的种类有很多种分法，如天然的、人造的；单管的、双管的；绳索取芯的、定向钻进的；取芯的、全面钻进的；矿山的、油井的。根据钻进和碎岩特点，可分为表镶金刚石钻头、孕镶金刚石钻头和聚晶烧结体钻头。不同类型的金刚石钻头使用的地方不一样，对金刚石钻头硬度的需求也不一样。 1表镶金刚石钻头 英文：surface set diamond bit 释文：金刚石钻头的一种。钢质的圆筒状钻头体,上部车有丝扣,下部烧结有钻头胎体,金刚石的颗粒是包镶在钻头胎体的表面上。胎体的外径略大于钢体直径、内径略小于钢体内径,内外侧和底部都有可以过水的沟槽,在钻进时流过冲洗液带走岩粉和冷却钻头。表镶金刚石钻头都是包镶的天然金刚石,故价格昂贵,因而只用在一些特殊难钻进的硬地层。石油钻井用表镶金刚石钻头较多。 2孕镶金刚石钻头 英文：impregnated diamond bit 释文：金刚石钻头的一种。钻头胎体里均匀包镶着金刚石颗粒的钻头。钻进时胎体磨损,金刚石不断出露克取岩石,可以一直将胎体全部磨完,都有新出露的金刚石进行工作,类似于砂轮磨削金属材料。胎体有一定高度,外径略大于钻头体外径、内径也略小于钻头体内径,胎体的外侧面、内侧面和底面均有水槽,以便通过冲洗液排除岩粉和冷却钻头。大多数的孕镶金刚石钻头是使用的人造金刚石,称为人造孕镶金刚石钻头。人造金刚石比天然金刚石价格便宜很多,也能较广泛地用在硬地层中钻进。 3电镀金刚石钻头 英文：electro～plated diamond bit 释文：又称铸造金刚石钻头。中国独有的利用电镀原理而制成的金刚石钻头。金刚石的胎体是在电镀槽里被一层一层镀覆在钻头体上,电镀覆盖电解金属的同

钻头选型

章节课题：第二章第五节钻头的选型及分类第六节钻头的合理使用 学时：4学时 教学目的：通过教学使学生掌握金刚石钻头、牙轮钻头的选型及分类。了解钻头如何合理使用及使用注意事项。 教学重点：金刚石钻头、牙轮钻头的选型及分类。钻头合理使用。 教学难点：金刚石钻头、牙轮钻头的选型 教学方法：采用讲解法、对比法、举例法、分析讲解 导入新课：在钻井过程中，影响钻进速度的因素很多，诸如钻头类型、地层、钻井参数、钻井液性能和操作等。而根据地层条件合理地选择钻头类型和钻井参数，则是提高钻速、降低钻进成本的最重要环节。在对钻头的工作原理、结构特点以及地层岩石的物理机械性能充分了解以后，就能根据邻井相同地层已钻过的钻头资料，结合本井的具体情况选择钻头，并配合以恰当的钻井参数，使之获得最好的技术经济效果。 讲授新课： 第五节钻头的选型及分类 一、金刚石钻头 （一）金刚石材料钻头的特点（（与牙轮钻头相比） (1)金刚石材料钻头是一体性钻头，可以使用高的转速，适合于和高转速的井下动力钻具一起使用，取得高的效益；在定向钻井过程中，它可以承受较大的侧向载荷而不发生井下事故，适合于定向钻井； (2)金刚石材料耐磨且寿命长，适合于深井及研磨性地层使用； (3)在地温较高的情况下，牙轮钻头的轴承密封易失效，使用金刚石材料钻头则不会出现此问题； (4)在小于165．1 mm(61/2in)的井眼钻井中，牙轮钻头的轴承由于空间尺寸的限制，强度受到影响，性能不能保证，而金刚石材料钻头则不会出现问题，因而小井眼钻井宜使用金刚石材料钻头； (5)金刚石材料钻头的钻压低于牙轮钻头，因而在钻压受到限制(如防斜钻进)的情况下应使用金刚石材料钻头； （6）金刚石材料钻头结构设计灵活，简单，能满足非标准的异形尺寸井眼的钻井需要； （7）金刚石材料钻头中的ＰＤＣ钻头是一种切削型钻头，切削齿具有自锐优点，破碎岩石时无牙轮钻头的压持作用，切削齿切削时的切削面积较大，是一种高效钻头； （8）金刚石材料钻头工作时必须保证充分的清洗与冷却； （9）金刚石材料钻头抗冲击性载荷性能较差； （10）金刚石材料钻头价格较高。 （二）金刚石材料钻头选型（适应的地层） ＴＳＰ钻头适合于在具有研磨性的中等至硬地层钻井。 ＰＤＣ钻头适用于软到中等硬度地层，但是ＰＤＣ钻头钻进的地层必须是均质地层，以避免冲击载荷，含砾石的地层不能使用ＰＤＣ钻头。 二、牙轮钻头的选型及分类法 （一）牙轮钻头选型的原则及应考虑的问题 (1)地层的软硬程度和研磨性。 (2)钻进井段的深浅。 (3)易斜地层。 (4)软硬交错地层。 选用的钻头对所要钻的地层是否适合，要通过实践的检验才能下结论。 对于同一地层使用过的几种类型的钻头，在保证井身质量的前提下，一般以“每米成本”作为评价钻头选型是否合理的标准。 （1）国产牙轮钻头型号表示方法如下