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钻头选型方法与钻头选型软件简介 讲义 钻头选型方法与钻头选型软件简介 讲义 钻头选型方法与钻头 钻头选型方法与钻头 选型软件简介 选型软件简介 授课教师：张 辉 联系电话：010 联系电话：010 办公地点：工程东楼317 办公地点：工程东楼317 E －mail: zhanghui3702@163.com E －mail: zhanghui3702@163.com 中国 北京 主要内容 1 研究意义及有关知识 2 钻头选型方法研究及应用 2.1 影响钻头使用效果的因素； 2.2 钻头类型优选原则； 2.3 牙轮钻头选型原则； 2.4 PDC钻头选型原则； 2.5 钻头选型方法； 3 地层抗钻特性评价与钻头选型软件简介 1 研究意义及有关知识 钻头是破碎岩石的主要工具，是建立油气通道的重要工具，在油气钻井中扮 演着十分重要的角色。 钻头领域具有两大核心技术，一是钻头的设计、加工和制造，二是钻头的合 理使用，这两大技术同等重要。尽管一口井中钻头成本占总成本的比例很 小，但是钻井实践表明，钻头的合理使用对提高钻进速度、降低钻井成本起 着重要作用。 对于深井、超深井，由于所钻地层跨越的地质年代较多，地层可钻性变化 大，岩石强度变化大，进行起下钻作业时间长，所耗费用大，因而钻头的合 理使用对于提高深井、超深井钻井效率、降低钻井成本具有更为重要的意 义。 海洋钻井中，由于钻机作业费用十分昂贵，钻头的合理使用对降低钻井成 本，提高经济效益同样具有十分重要的意义。 钻头 钻头 (1) 钻头类型 • 按结构及工作原理分类 刮刀钻头、牙轮钻头、 PDC钻头、金刚石钻头； • 按功用分类 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” 常用尺寸：26”、171/2”、121/4”、81/2” 钻头类型 钻头类型 从岩石切削机理的角度，石油钻井所用的钻头主要可以分为： ①切削型钻头 包括刮刀钻头、PDC（聚晶金刚石复合片）钻头、TSP（热稳定 聚晶金刚石）钻头等； ②冲压型钻头，即各种不同类型的牙轮钻头； ③研磨型钻头，如天然金刚石钻头，孕镶金刚石钻头等。 破岩机理 破岩机理 （1）牙轮钻头主要以冲击、压碎作用破碎岩石的； （2）天然金刚石钻头是通过刮削或磨削作用破碎岩石的； （3）PDC钻头以切削作用破碎岩石，充分利用了岩石抗剪强 度较低的特点。 刮刀钻头 切削型钻头 刮刀钻头 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 剪切为主的方式 图6－6 刮刀钻头 适用地层：松软－软地层 刮刀钻头破碎脆性岩石过程： 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， 刃前岩石沿剪切面产生大的剪切破碎，完成了 一个破岩过程。 两翼(鱼尾式)刮刀钻头 刀翼数