石油钻井设备跟工具-王镇全第七节钻头选型.ppt

第二节 钻头选型 前言 1、目的意义 钻头种类较多，各有特点; 同一种钻头，结构参数不同，适应性不同; 同一种型号，厂家不同，钻头性能不同。 选择哪一种类型的钻头，同种钻头选择哪一种型号的钻头，同一种型号选择哪一个厂家的钻头，直接关系到钻井成本。因此钻头优选对于提高钻井速度降低钻井成本具有重要意义。 2、钻头优选的原则 钻头优选的原则是使钻头的每米成本最低。目标函数：单位进尺成本。 例题： 某一型号PDC成本10万元，钻头钻进1500米后报废，此钻头纯钻时间100小时，辅助钻进时间100小时，钻机日费2.4万元，计算该钻头的平均机械钻速和每米成本？ 解： 钻头平均机械钻速： 一、影响钻头使用效果的因素 1、地层因素 所钻地层岩石的机械力学特性； 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 旋转钻井 动力钻具 复合钻井 3、轨迹控制 造斜、稳斜 4、井眼尺寸 5、地质设计要求 如岩屑录井、取芯等。 二、钻头类型的优选 一）各种钻头特性对比 各种钻头特点比较 各种类型钻头的使用范围 二）钻头类型选择方法 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。 3、选用的钻头对所要钻的地层是否适合，要通过实践的检验才能下结论。对于同一地层使用过的几种类型的钻头，在保证井身质量的前提下，一般以“每米成本”作为评价钻头选型是否合理的标准 结论：以钻头每米成本最低为原则。 举例： 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、牙轮钻头的选型及分类法 牙轮钻头的设计参数(包括齿高、齿距、齿宽、移轴距、牙轮布置等等)，是根据不同地层的需要设计的，因此应根据不同的地层选用不同的钻头。 1、牙轮钻头选型的原则 (1)地层的软硬程度和研磨性 地层的岩性和软硬不同，对钻头的要求及破碎机理也不同。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，机械钻速迅速降低，钻头进尺少，特别容易磨损钻头的保径齿、背锥以及牙掌的掌尖，使钻头直径磨小，更严重的是会使轴承外露、轴承密封失效，加速钻头损坏。因此，钻研磨性地层，应该选用有保径齿的镶齿钻头。 (2)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的钻头。 (3)地层的自然造斜性能 在易斜地层钻进时，地层因素是造成井斜的客观因素，而下部钻柱的弯曲以及钻头的选型不当则是造成井斜的技术因素。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。 (4)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。 2、牙轮钻头国内分类方法及型号代码 例：用于中硬地层、直径为8 1/2″(215．9 mm)的镶齿滑动密封轴承喷射式三牙轮钻头的型号为：8 1/2×HP5或215．9×HP5。 3、IADC牙轮钻头分类方法及编号 全世界牙轮钻头的生产厂家众多，类型和结构繁杂，为厂便于牙轮钻头的选择和使用，国际钻井承包商协会(IADC —International Association Of Drilling Contractors)于1972年制订了全世界第一个牙轮钻头的分类标准，各钻头厂家生产的钻头虽有自己的代号，但都标注了相应的IADC编号。1987年IADC将原有分类方法及编号进行了修改和完善，形成厂现在的分类及编号方法。 IADC规定，每一类钻头用四位字码进行分类及编号，各字码的