第三章钻进工艺2.pptVIP

现在的钻井方法，主要是用机械方法破碎岩石，即：破碎岩石的工具就称为钻头。 钻头是破碎岩石形成井眼的主要工具，它直接影响着钻井速度，钻井质量和钻井成本。如果能用少量钻头迅速钻完一口井，那将会使整个钻进过程中，起下钻次数减少、建井速度加快、钻井成本降低。因此，选择破碎效率高、坚固耐用的钻头，以及使用好钻头，就具有特别重要的意义。 一、钻头类型 1、刮刀钻头 刮刀钻头结构简单，制造方便。 组成：刀翼（平底、正或反阶梯形等）、水眼（喷咀） 刀翼－35CrMO合金钢 提高耐磨性—在刀翼上焊接硬质合金（碳化钨）粉或片。 牙轮钻头的轴承 结构：三副承受径向载荷的轴承 滚柱－滚珠－滑动 滚柱－滚珠－滚柱 轴承的储油润滑和密封 工作条件：承受压和冲击载荷 磨损：泥浆中的杂质、液体介质的性质对轴承的磨损影响较大。 牙轮钻头结构参数 主锥、副锥（复锥） 移轴 超顶 增加滑动量 3、金刚石钻头 以金刚石做工作刃的钻头称为金刚石钻头。 　分为天然和人造 　金刚石为最硬的材料，金刚石为碳的结晶体，晶体结构—正四面体，C－C以共价键相连—结构稳定，晶形—立方体、八面及十二面体等。 　缺点：脆性大、热稳定性差。 　计量单位：克拉（1克拉＝0.2g） 人造金刚石：由石墨和触媒金属在1000℃～2000℃的温度及5～10MPa条件下制成单晶金刚石。 使用：最初只用在极硬地层和研磨性大的地层。目前人造金刚石钻头不断改进，扩大了应用地层的范围。（成本高） 金刚石钻头能在低钻压、高转数下取得高钻速和高进尺。 （1）金刚石钻头的结构 　 切削元件 胎体（硬质合金粉烧结） 　 钢体 接头 喷嘴（或水眼） 特点：一体式、无活动部件。 聚晶金刚石复合片是在16OO℃，6～8万大气压的压力下由六面顶及双面顶压机一次烧结出来的复合材料。 复合片上部为聚晶金刚石薄层（0.6～0.635mm）是切削元件锋锐的刃口，硬度及耐磨性极高，但抗冲击韧性差。 下部为碳化钨基片，其耐磨性仅为金刚石聚晶层的1/100，所以在钻井过程中易于形成“自锐”，同时其抗冲击性好，为金刚石层提供良好的弹性依托。 热稳定聚晶块（TSP钻头） 巴拉斯钻头切削元件 热稳定聚晶块是在复合片的基础上发展起来的新材料。 马赛克切削块 由热稳定聚晶块拼合成复合片的尺寸，然后以持殊工艺烧结于钻头胎体上。它既有热稳定聚晶块的耐高温性质，又同时兼具复合片的切削能力。 （2）剪切作用 在软和中硬地层中，除了要求牙齿对井底岩石有压碎、冲击作用外，还要有剪切刮挤的作用才能有效地破碎岩石，剪切刮挤作用来自牙轮在井底的滑动。具有超顶、复锥、移轴等结构的牙轮钻头，可使牙轮在井底产生滑动。 2、 国际钻井承包商协会钻头统一编号 牙轮钻头的类型和结构比较繁杂，各厂家生产的钻头虽各有代号，但大都采用国际钻井承包商协会(IADC)牙轮钻头编号，以便识别和选用。 第二位数字 表示所钻地层再由软到硬分为四个等级。 第三位数字 表示钻头结构特征： 1、选择钻头时考虑的因素 1)研磨性地层的选择。最好选用镶齿钻头。 2)浅井段与深井段钻头类型的选择。在浅井段应选用机械钻速较高的钻头类型， 深井段应考虑使用寿命长的钻头。 3)深部软地层的选型。用低固相优质轻钻井液，选择中硬地层钻头类型，往往效果较好。“橡皮地层”—（经验） 4)易井斜地层的选型。应选用不移轴或移轴量很小且比地层岩石性能较软类型的钻头——提高钻速（经验）。 5)软硬交错地层的选型。一般应选择镶齿钻头中加高楔形齿或加高锥球齿。钻进软地层时可提高转速降低钻压，在硬地层井段应提高钻压降低转速。 3、最低成本是钻头选型与合理使用的标准 　对于钻头的选型与合理使用应按每米成本最低来考虑。 式中 Ct──每米成本，元/米； 　 B──钻头成本，元； 　 Cr──钻机运转费用，元/小时； 　 t──起下钻时间，小时； 　T──纯钻进时间，小时； 　 F──钻头进尺，米。 （2） PDC钻头破岩方式 　　钻头是在钻压和高速旋转下挤压（在井下环境中岩石具有一定的弹性和塑性）和切削岩石。整个切削过程，与金属切削过程很相似，其破岩机理类同于刮刀钻头。 PDC钻头破岩特点 第三节　钻　头 第三章 钻进工艺 PDC钻头的破岩机理可概括为：PDC钻头切削齿在钻压作用下能自锐地吃入地层，在扭矩作用下向前移动剪切岩石。 　由此可以看出，PDC钻头充分利用了岩