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第二章钻进工具;第一节钻头(DrillBit)
;3、工作指标
钻头进尺〔米〕
钻头工作寿命〔小时〕
机械钻速〔米/小时〕
单位进尺本钱〔元/天〕:;二、刮刀钻头(DragBit)
(一)刮刀钻头的结构
上钻头体、下钻头体〔分水帽〕、
刀翼、水眼。
?三刀翼的称三刮刀钻头
?两刀翼的称作两刮刀钻头或鱼尾
刮刀钻头
?四刀翼的称四刮刀钻头;?刀翼的结构
〔1〕刀翼的结构角
?刃尖角—刀翼尖端前后刃之间的交角。它反映了刀翼的锋利程度,越小,刃部越锋利,越容易吃入地层,但强度越低。
一般:软底层=8~10度
硬地层=12~15度
?切削角—刀翼前刃和水平面之间的夹角。在相同钻压下,越大,刀刃越容易吃入地层,但旋转扭矩大,剪切刃前岩石困难。
一般:松软地层:=70度;软地层:=70~80度;
中硬地层:=80~85度。
?刃后角:;刃后角必须大于井
底角
?刃前角:;〔2〕刀翼的背部形状
刀翼的厚度随距刀刃的距离增加而增厚,呈抛物线性以确保刀翼
的强度足以承受弯矩。
〔3〕刀翼底部形状:平底、正阶梯、反阶梯、反锥形;?破碎脆性岩石过程
刮刀钻头破碎脆性岩石的过程为:
碰撞压碎及小剪切大剪切
〔1〕碰撞:刃前岩石发生剪切破碎后,刀刃在旋转
扭矩下向前推进,碰撞刃前岩石。
〔2〕压碎及小剪切:扭转力增大,压碎刃前岩石,
产生小剪切破坏。
〔3〕大剪切:扭转力继续增大到某一极值,刃前岩
石沿剪切面破碎,而后扭转力突然减小。;三、刮刀钻头的应用
?刮刀钻头制造工艺简单,本钱低;
?刮刀钻头适用于软地层,钻速快,每米钻进本钱低
?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、牙轮钻头
〔一〕牙轮钻头的结构
牙轮钻头由钻头体、亚爪〔巴掌〕及牙轮轴、亚轮及牙齿、轴承、储油润滑密封??统、喷嘴等局部组成。;1、牙轮及牙齿
〔1〕牙轮
?20CrMo合金钢锥体,锥面铣齿或镶装质合金,内腔有
轴承跑道。
?单锥牙轮:主锥+背锥,硬地层
?复锥牙轮:主锥+副锥+背锥,软地层;〔2〕牙齿
铣齿—在牙轮锥面上直接铣出,楔形;;2、轴承
牙轮钻头轴承有大、中、小和止锥四副。根据轴承的密封与否,可分为密封和非密封两类。根据轴承的结构,可分为滚动轴承和滑动轴承两类。
?滚动轴承结构:滚柱—滚珠—滚柱—止推;
滚柱—滚珠—滑动—止推;
?滑动轴承结构:滑动—滚珠—滑动—止推;
滑动—滑动〔卡簧〕—滑动—止推;;3、储油润滑密封系统
储油润滑补偿系统
密封系统
橡胶密封圈、金属密封圈
工作原理:
;;4、喷嘴
钻井液流出钻头射向井底的流道,高压钻井液流经喷嘴后产生高速流动的水射流,去除井底岩屑,辅助破碎岩石。
三牙轮钻头一般安装3个喷嘴,直径7~13mm,用卡簧固定在水眼内,并用O形圈密封。;5、牙轮及牙齿的布置方式
?布齿原那么
〔1〕转一周牙齿全部破碎井底,不留下未被破碎的凸起;
〔2〕牙轮在重复滚动时应使牙齿不落入别的牙齿的破碎坑内;
〔3〕牙齿的磨损均匀。;?牙齿的布置方案
〔1〕非自洗无滑动布置:
各牙轮牙齿齿圈不嵌合,单锥、不超顶、不移轴,用于硬地层
〔2〕自洗不移轴布置:
各牙轮牙齿齿圈相互嵌合,副锥、超顶、不移轴,用于中硬地层
〔3〕自洗移轴布置:
各牙轮牙齿齿圈相互嵌合,副锥、超顶、移轴,用于软地层;;〔二〕、牙轮钻头工作原理
1、牙轮钻头在井底的运动
?公转:牙轮随钻头一起旋转。
?自传:牙齿绕牙轮轴线作逆时针方向旋转称为自传。
?滑动:牙轮齿相对于井底的滑动,包括径向〔轴
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