牙轮钻头型号特征与失效形式介绍.ppt

内 容 一、江汉牙轮钻头特征介绍 二、GK宽齿钻头 三、J高效射流钻头 四、IADC三牙轮钻头磨损分级标准 五、典型失效形式分析 四、IADC三牙轮钻头磨损分级标准 钢齿钻头钝化特征记录表： 五、典型失效形式分析 钻头失效分为正常失效和非正常失效： 在正常工况下钻头使用时间在预期的范围内没有造成非预料后果的失效属正常失效，相反为非正常失效或早期失效。 钻头失效形式较多，下面对常见的18种失效情况进行介绍： 1、牙轮冲蚀 泥浆中固相含量过高、排量大,尤其是采用组合喷嘴,使用大孔径喷嘴,其喷射角大, 以及安装斜喷嘴都会造成牙轮冲蚀。牙轮壳体被冲蚀后, 在齿根周围壳体形成环行槽, 大多会造成牙齿的折断、脱落或转动。 2、掌尖冲蚀 掌尖碳化钨敷层脱落部位, 往往偏向于大喷嘴和斜喷嘴侧, 在喷射方向的掌尖易被冲蚀, 掌尖冲蚀会影响轴承密封圈寿命。 3、流道冲蚀 4、掉喷嘴 6、牙掌折断 7、齿折断、碎裂 1、选型不当； 2、轴承失效，牙轮打架； 3、牙齿与齿孔配合不当, 牙齿可以在齿孔中转动导致断齿(一般可以看到齿转向或掉齿)； 4、合金齿有缺陷； 5、钻压和/或转速太高； 6、下钻时碰撞井壁台肩或井底； 7、井底有落物。 8、齿槽磨损 9、轮径磨圆 轮径磨圆是指保径区域的外部磨损，可能还有些齿碎裂，通常导致牙轮背锥磨损，有时轮径磨圆还会引起钢齿硬化层剥落，轮径磨圆与地层的研磨性，钻头型号和钻井参数有关。 10、牙轮卡死 11、泥 包 12、钻头出芯 13、偏心磨损 14、牙轮破裂 15、轴承咬合 16、密封失效 　 17、轴承旷动 钻头失效形态 牙轮壳体的非正常磨损 这是SPE中介绍的偏心磨损图例，齿槽严重磨损，其中有两排齿齿柱磨出，另有些齿排齿侧磨损 计算机模拟井底模式 计算机模拟的偏离井眼轴线摆动钻进的井底模式，可以看到引起牙轮非正常磨损的圈状凸起未破碎带。 齿槽磨损易发生的工况 1、大位移井、水平井、斜井 单弯螺杆的单弯弯矩一般为1.2～1.5米,外壳弯角有1.0°、1.25°和1.5°三个级别。经过总结发现使用1.5°单弯螺杆，钻头易偏磨，有1个牙掌背较另2个严重,因此常用1°、1.25°二个级别的单弯螺杆。 弯矩、弯角是影响钻头造斜率的两个重要参数，也是影响钻头受力和使用的重要参数。弯角偏移量太大，侧向力大。 2、摆动钻井 井眼较大，钻头在井底做行星运动距离大，牙齿让出较硬的岩石，当牙轮齿槽转到该位置过来磨齿槽。 3、地层硬塑性较高 牙齿完全破碎井底较困难，易造成小凸台磨损齿槽。 使用具有齿槽保护功能的钻头 左图为一种具有齿槽保护功能的钻头，在齿槽边缘镶有小的合金齿，该种钻头有国家专利 汇 报 完 毕谢 谢 钻头旋转中心与钻头中心不重合时便会钻出大直径的井眼，钻头齿之间未切除的地层形成圆环形凸起与牙轮壳体接触，偏心运转会在牙轮壳体上磨出沟槽，严重的会使轮尖磨断，还会在一个牙轮的牙齿外端和另一牙轮的牙齿内端产生磨损。偏心磨损的原因是选型不当，以及钻压小、转速慢，以及在复合钻井工艺条件下使用。 牙轮破裂即指牙轮破成两半或几块，但大部分牙轮仍在钻头上，牙轮破裂可以是多种原因造成的，以下是牙轮破裂的一些原因： 1、牙轮打架，一个轴承失效后，牙轮相碾压使一个或多个牙轮破裂； 2、顿钻、溜钻使牙轮受到猛烈冲击； 3、井内硫化氢的腐蚀，导致氢脆； 4、热处理不当使牙轮壳体产生微 裂纹，在钻头工作时，由于疲劳冲击 载荷作用，裂纹扩展而导致牙轮破裂. 咬合发生在摩擦型轴承（滑动轴承）上，当轴承摩擦付之间润滑状态被破坏时，就会产生摩擦热，这样一个轴承表面的金属就会被另一个轴承表面的金属粘着撕开。 轴承发生咬合的原因： 钻压过高； 转速过高； 轴承未充分跑合； 瞬间载荷发生较大变动。 轴承“O”形圈常常因研磨和受热而失效，轴承“O”形圈失效是轴承失效的最普遍的原因，密封失效有各种原因。 1、钻头存放时间太长，超过保质期； 2、钻头存放及使用时，尤其是划眼与井壁产生摩擦热，受热影响橡胶密封圈老化失效； 3、未充分循环泥浆即钻进; 4、过大的钻压和转速组合，尤其是转速过高，会导致轴承咬死，密封失效； 5、掌尖磨损严重导致密封失去保护碰井壁以及井下落物，掌尖严重冲蚀, 都会造成掌尖缺损，密封圈外露而损坏； 6、研磨性颗粒通过牙掌密封面与牙轮底平面之间的间隙，侵入轴承密封圈，导致密封失效。 　　 由于轴承锁紧失效以及牙