钻头基本知识和选型技术员培训.ppt

元坝地区地层选用钻头分析 1、 蓬莱镇组~沙溪庙地层。该段地层可钻性好，使用常规PDC钻头可获得较高的机械钻速和进尺。由于井段较长，考虑用两种型号的钻头钻进，上部井段采用5刀翼钻头以提高机械钻速为目的，下部井段由于地层压实性渐强，对钻头的冲击破坏性也随之加强，采用6刀翼钻头可获得更高的寿命，保证该只钻头能完钻。 2、 下沙溪庙~须家河地层。该段地层胶结致密，地层硬度高，多段地层含砾，可钻性极差。使用孕镶钻头带涡轮钻具钻进能获得极佳的钻进指标。 3、 雷口坡~嘉陵江地层。雷口坡组地层以白云岩和硬石膏岩为主，地层可钻性较差，钻头在该层位使用极易崩齿造成钻头进尺少，机速低。嘉陵江组地层可钻性相对较好，能获得较高的机械钻速和寿命。选用6刀翼PDC. 4、 飞仙关~长兴组地层（定向井段）飞仙关组地层可钻性好，钻头选型以定向效果好，且提高机械钻速为主要目的。 选用6刀翼PDC 牙轮钻头失效分析 1、流道冲蚀、刺穿、掉喷嘴 钻头流道冲蚀、刺穿主要失效原因是： ①采用双喷嘴组合； ②喷嘴入口流速过高； ③高密度泥浆，固相含量高； ④使用脉冲喷嘴外形结构与钻头不匹配。 因部分特殊的地质条件和使用的钻井工艺因素，泥浆体系中添加了铁矿粉，采用双喷嘴组合和脉冲喷嘴结构提高水力，对钻头流道的损坏很大。 重复使用旧喷嘴，或一些不符合标准的喷嘴，使喷嘴座台肩处的间隙增大，形成涡流导致喷嘴座刺穿也是重要原因之一。 钻头掉喷嘴主要是在安装喷嘴过程中，安装方式不合理，或有其它异物导致泥浆泄露，当密封圈、挡圈被冲蚀而落井后，喷嘴因失去约束而落井。 2、牙轮或轮尖落井 牙轮尖落井的失效原因是由于钻头产生偏心旋转、牙轮齿槽磨损过多后导致轮尖折断，泥浆进入轴承而失效。钻头产生偏心旋转的原因有： ①地层变化或研磨性强造成钻头内排齿磨损或折断； ②钻头选型不当或井底不干净、井眼不规则； ③使用螺杆钻具复合钻进，钻头所受侧向力大。 牙轮落井的失效原因有： ①轮尖折断后，起钻不及时，轴颈沿小轴磨穿锁紧槽，导致锁紧钢球脱落后牙轮落井； ②使用螺杆钻具强化钻进，轴承密封失效或发生粘着磨损后导致牙轮落井； ③钻头在井下工作异常。 3、断、掉齿和齿磨平 断齿的主要原因有： ①井底有落物； ②钻头选型不当或地层硬； ③跳钻或井底不干净。 掉齿的主要原因是牙轮壳体过度磨损后，固齿力下降造成的。齿磨平主要是由于地层硬、研磨性强。 4、轴承失效 轴承局部承载过大发生粘着磨损失效的原因有： ①WN值过高，使用单弯螺杆，钻头所受侧向力大； ②地层原因、井底有其它异物导致钻头跳钻产生冲击载荷； ③钻头发生偏心旋转，轴承承受偏载。 轴承密封早期失效是由于井下环境温度较高或钻头在斜井中使用，而牙轮背锥、掌背与井壁接触又产生较大的磨擦热，使橡胶密封圈受热老化造成的。 5、联接螺纹断裂、牙掌折断 发生联接螺纹断裂的钻头主要是由于上扣偏斜和扭矩过大，联接螺纹薄弱环节易产生裂纹和裂纹扩展，最后导致联接螺纹断裂。 牙掌折断是从轴颈根部应力集中部位断裂，主要原因有： ①上扣的钻头盒不合适或方法不正确，使钻头的牙轮受力，且扭矩过大； ②地层原因使钻头直径过度磨损，轴颈强度降低； ③钻头受到异常的应力作用。 1、与偏心旋转相关的断轮尖分析 失效牙轮钻头案例 牙轮钻头齿槽磨损多出现在复合钻井、在一些硬塑性、研磨性很强的的地层等。 齿槽磨损是在牙轮钻头没有牙齿保护的齿间槽磨出深槽，严重的会导致齿槽磨穿，轮尖脱落，进一步牙轮落井，造成严重的钻井事故。 齿槽严重磨损 牙轮齿槽磨穿后轮尖断落井底 锁紧槽磨穿后钢球掉落，牙轮落井 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 取心岩样充分说明此井钻头出现了钻头偏心磨损 齿槽磨损分析 齿槽磨损主要是由于牙齿在井底的覆盖发生变化，钻头在井底每滚动一圈，每个齿圈的同心圆破碎环带的规律被打乱，导致井底破碎不充分、不均匀，留下一些凸台磨损齿槽，牙轮尖部齿槽部位壳体较薄，容易磨穿钻头失效。 齿槽磨损易发生的工况 1）、大位移井、水平井、斜井 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。 使用带S特殊结构、T功能、掌背镶装侧切齿、带密封保护、背锥优化布齿等技术的E系列钻头，具有齿槽强化的钻头。 建议在钻井施工中，适时改变螺杆