根据地层特性如何选择合适钻头分析.ppt

根据地层特性如何选择合适钻头 主要内容 一、钻头类型及影响钻头使用效果因素 二、钻头选型原则 三、三大钻头的选型 四、结论 钻头类型及影响钻头使用效果的因素 1、钻头类型 （1）根据钻头的结构及其工作原理，可以将其分为：刮刀钻头、牙轮钻头、PDC钻头、金刚石钻头四大类。 （2）根据钻头的功用，可分为：全面钻进钻头、取芯钻头、扩眼钻头等。 钻头类型及影响钻头使用效果的因素 1、钻头类型 钻头类型及影响钻头使用效果的因素 2、影响钻头使用效果的因素 （1）地层因素 包括所钻地层岩石的机械力学特性以及地 层条件：地层的均质性、地层的完整性，地层 造斜特性、井深、地层温度等。 （2）钻井方式 （3）轨迹控制（包括造斜、稳斜等。） （4）井眼尺寸 （5）地质设计要求（包括岩屑录井、取芯等。） 钻头选型原则 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。 钻头选型原则 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。但如果地层破碎，软硬变换频繁夹层多，应选用牙轮钻头。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。 三大钻头的选型 1、刮刀钻头 刮刀钻头以刮削、挤压、剪切等破岩方式为主，工作时在钻压的作用下，其刀翼吃入岩石，并在扭矩的作用下剪切破碎岩石。 一般来说，刮刀钻头适用于松软－软地层，如：沙层，泥土层等，它们不适用于粗砂轮或者硬地层等，钻速比较快；但刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜且刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备。 所以在对刮刀钻头进行选型时，要充分考虑上述情况，根据地层的软硬程度、钻压、转速、钻井液排量及其他地层情况进行优选。 三大钻头的选型 2、牙轮钻头 牙轮钻头能适用所有的地层，其设计参数(包括齿高、齿距、齿宽、移轴距、牙轮布置等)，是根据不同地层的需要设计的，因此应根据不同的地层特性选用不同的钻头： （1）地层的均质性 ?? 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，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。 三大钻头的选型 （2）地层的软硬程度和研磨性 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，选择钻头的上述三种结构值应相应减小，牙齿也要减短、加密。 研磨性地层会使牙齿过快磨损，钻研磨性地层，应该选用有保径齿的镶齿钻头。 三大钻头的选型 （3）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，应选用有较高总进尺（钻头寿命长）的钻头。 （4）地层的自然造斜性能 在易斜地层钻进，应选用不移轴或移轴量小的钻头；同时，在保证移轴小的前提下，所选的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。 三大钻头的选型 3、PDC钻头 一般而言，地层特性不同，所需的钻头对应的参数就不同。对于PDC钻头，根据地层强度确定其切削块直径。一般而言，对于软到中硬地层，选用直径较大的PDC复合片，采用低密度或中等密度布齿的钻头。对于中硬到坚硬地层，选用直径小的PDC复合片，采用中等密度或高密度布齿的钻头。 ?? 对地层研磨性不太强的地层，可以选用一般的PDC钻头钻进。对研磨性较强的地层，宜选用耐磨性好的特殊加工的PDC钻头或天然金刚石钻头。 三大钻头的选型 3、PDC钻头 当钻进井段较长，穿越的层位比较多，应按预期钻遇强度最高的地层进行选型。 PDC钻头适合软到中硬地层、均匀地层，不适合含砾石、黄铁矿、燧石、花岗岩、硬夹层地层，对硬地层应采用低钻压、高转速钻进。TSP钻头适合中等至硬地层钻井。天然金刚石钻头适合研磨性强、中到坚硬地层。 三大钻头的选型 3、P