鉆頭知識20108

1、 鉆 頭 主講：周德軍 二0一0年八月 目 錄 第一章 鉆頭簡述 第二章 鉆頭分類 第三章 牙輪鉆頭 第四章 金剛石鉆頭 第五章 刮刀鉆頭 第六章 取芯鉆頭 第七章 鉆頭事故預(yù)防及處理第一章 鉆頭簡述 在旋鉆鉆井中，鉆頭是破碎巖石的主要工具，鉆頭的類型、質(zhì)量優(yōu)劣與巖性及其他鉆井工藝條件是否適應(yīng)，對鉆井速度、井身質(zhì)量和鉆井成本有直接影響。 目前在石油鉆井中使用的鉆頭分為牙輪鉆頭、金剛石鉆頭及刮刀鉆頭三大類。鉆頭尺寸以鉆出的井眼內(nèi)徑為公稱尺寸，已形成基本統(tǒng)一的系列，常見的鉆頭尺寸有：鉆頭簡述 26in ;20in ;17 in ;14in ;12in ; 10 5/8in ;9 in ;8in ;

2、7 7/8in ;6in ;6in ;5 7/8in ;4in .鉆頭簡述鉆頭的技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括：鉆頭進(jìn)尺：指鉆進(jìn)的井眼總長度。鉆頭工作壽命：指一只鉆頭的累計使用時間。鉆頭平均機(jī)械鉆速：指一只鉆頭的進(jìn)尺與工 作壽命之比值。鉆頭簡述鉆頭單位進(jìn)尺成本： C=Cb-Cr(T+Tt)/H式中 C-單位進(jìn)尺成本，元/米 Cb-鉆頭成本，元 Cr-鉆機(jī)作業(yè)費，元/小時 T -鉆頭純鉆進(jìn)時間，小時 Tt-起下鉆時間，小時 H-鉆頭總進(jìn)尺，米第二章 鉆頭的分類鉆頭牙輪（取心）金剛石（取心）刮刀（取心） 鉆頭的分類一、牙輪鉆頭的分類：一、牙輪鉆頭的分類： 1、按工作牙輪數(shù)量分為： 單牙輪，兩牙輪，三牙輪，

3、四牙輪鉆頭等。 2、按切削材質(zhì)可分為： 銑齒（鋼齒）和鑲齒牙輪鉆頭。 3、按用途可分為： 鉆進(jìn)用牙輪鉆頭、取芯用牙輪鉆頭和其它用牙輪鉆頭。 鉆頭的分類 二、金剛石鉆頭的分類：二、金剛石鉆頭的分類： 1、按鉆頭體材料及制造方法分類： 鋼體和胎體金剛石鉆頭。 2、按切削齒材料分類： 天然金剛石鉆頭（DN鉆頭）；人造聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭（PDC鉆頭）和熱穩(wěn)定聚晶金剛石鉆頭（TSP鉆頭）。 鉆頭的分類 二、金剛石鉆頭的分類：二、金剛石鉆頭的分類： 3、按切削齒的鑲裝方式分類： 孕鑲、表鑲和潛鑄式金剛石鉆頭。 4、按用途分類： 全面鉆進(jìn)用、取芯用和其它用金剛石鉆頭。 鉆頭的分類 三、刮刀鉆頭的分類：三、

4、刮刀鉆頭的分類： 1、按刮刀片（刀翼）分類： 二、三、四等刮刀鉆頭。 2、按切削材料分類：硬質(zhì)合金和聚晶金剛石刮刀鉆頭。 3、按用途分類：全面鉆進(jìn)用、取芯用和其它用刮刀鉆頭。鉆頭的分類四、取芯鉆頭的分類四、取芯鉆頭的分類1、刮刀式取芯鉆頭： 硬質(zhì)合金和聚晶金剛石刮刀式取芯鉆頭。2、牙輪取芯鉆頭： 四牙輪和六牙輪取芯鉆頭。3、金剛石取芯鉆頭： 天然金剛石取芯鉆頭、人造金剛石取芯鉆頭和聚晶復(fù)合片取芯鉆頭。第三章 牙輪鉆頭o一、鉆頭的結(jié)構(gòu).pdf第三章 牙輪鉆頭o二、牙輪鉆頭的正確使用o（1）根據(jù)地層可鉆性值并參考鄰井地層，選擇進(jìn)尺多、速度快、成本低、磨損正常的鉆頭。在上部松軟地層（可鉆性級值小于5

5、級），可選用機(jī)械鉆速高的銑齒鉆頭，在深井段地層（可鉆性級值大于5），可選用尺多的鑲齒鉆頭。o（2）在易井斜地層，多選用牙輪偏移量小、無保徑齒及齒多而短的牙輪鉆頭。o（3）井底應(yīng)清潔，無落物。第三章 牙輪鉆頭o（4）下鉆速度要慢，防止頓鉆。在鉆頭矩井底1單根時，要開泵和旋轉(zhuǎn)鉆頭，充分洗井，清除井底巖屑，避免下入過快巖屑堵塞噴嘴或開泵過猛憋漏地層。o（5）鉆頭接觸井底后，在低鉆壓、低轉(zhuǎn)速下（鉆壓1030N，轉(zhuǎn)速60/）跑合0.5以上，造好井底形狀后，方可逐步提高鉆壓和轉(zhuǎn)速的設(shè)計值。o（6）做好鉆還試驗，即固定鉆壓，改變轉(zhuǎn)速，或固定轉(zhuǎn)速，改變鉆壓，使鉆壓和轉(zhuǎn)速合理匹配，達(dá)到高鉆速鉆進(jìn)。第三章 牙輪鉆

6、頭o（7）鉆進(jìn)中應(yīng)盡量提高泵壓，增大鉆頭水功率，充分發(fā)揮水力參數(shù)和機(jī)械破巖參數(shù)的交互作用，提高破巖效率。o（8）使用組合噴嘴，提高清巖效率。o（9）應(yīng)以廠家推薦的鉆壓與轉(zhuǎn)速的乘積為約束條件，不能同時使用最高鉆壓和最高轉(zhuǎn)速。o（10）鉆進(jìn)中操作平穩(wěn)，送鉆要均勻，嚴(yán)禁猛提猛放、溜鉆和頓鉆。o（11）連續(xù)產(chǎn)生憋跳鉆時，若不是地面設(shè)備的問題，應(yīng)立即起鉆，避免掉牙輪。第三章 牙輪鉆頭o（12）從鉆頭下入鉆進(jìn)開始，必須做隨鉆成本計算，只要發(fā)現(xiàn)連續(xù)幾個點成本上升時，應(yīng)起鉆。o（13）如發(fā)現(xiàn)鉆頭無進(jìn)尺，泵壓明顯升高或降低，機(jī)械鉆速突然下降，扭矩增大等現(xiàn)象時，若地面設(shè)備無問題，應(yīng)起鉆檢查。o鉆頭尺寸（in） 5

7、 7/8 8 9 12oWN值(Kn.r/min)10013 16243 22250 26255o備注：江漢鉆頭J22的WN值第四章 金剛石鉆頭o一、鉆頭的結(jié)構(gòu).pdf第四章 金剛石鉆頭o二、金剛石鉆頭的正確使用o（1）根據(jù)地層可鉆性級值選擇金剛石鉆頭類型：一般情況下，地層可鉆性級值小于5，即極軟到中硬地層選用PDC鉆頭；地層可鉆性級值大于5，小于8，即中硬到硬地層選用TSP鉆頭；地層可鉆性級值大于8，即硬到堅硬地層選用天然金剛石鉆頭。o（2）井底清潔，無落物。o（3）用專用工具緊扣，緊扣扭矩符合規(guī)定要求。第四章 金剛石鉆頭o（4）下鉆要慢，安全通過轉(zhuǎn)盤、防噴器、井眼中不規(guī)則的臺階?！肮吠取?、

8、縮徑段，保護(hù)好切削齒。下到最后一個單根時，應(yīng)開泵并旋轉(zhuǎn)循環(huán)，消除巖屑及沉砂。o（5）鉆頭接觸井底后，應(yīng)以低轉(zhuǎn)速（5060r/min）和低鉆壓（1020kN）鉆進(jìn)0.5m左右，完成新井底造型。o（6）做好鉆速試驗，即固定鉆壓，改變轉(zhuǎn)速，或固定轉(zhuǎn)速，改變鉆壓，使鉆壓和轉(zhuǎn)速合理匹配，以獲得最高機(jī)械鉆速鉆進(jìn)。第四章 金剛石鉆頭o（7）使用組合噴嘴鉆進(jìn)，提高清巖效率。o（8）應(yīng)以廠家推薦的鉆壓與轉(zhuǎn)速的乘積為約束條件，不能同時使用最高鉆壓和最高轉(zhuǎn)速。鉆進(jìn)中操作要平穩(wěn)，送鉆要均勻，嚴(yán)禁猛提猛放、溜鉆和頓鉆。o（9）做好隨鉆成本計算，只要發(fā)現(xiàn)連續(xù)幾個點成本上升時，應(yīng)起鉆。o（10）如發(fā)現(xiàn)鉆頭無進(jìn)尺，泵壓明顯升

9、高或降低，機(jī)械鉆速突然下降，扭矩增大等現(xiàn)象時，若地面設(shè)備無問題，應(yīng)起鉆檢查。第五章 刮刀鉆頭o一、鉆頭的結(jié)構(gòu)鉆頭的結(jié)構(gòu).pdf第五章 刮刀鉆頭o二、刮刀鉆頭的正確使用o（一）適用地層o刮刀鉆頭屬切削型鉆頭，以切削、刮擠和剪切的方式破碎地層。這種鉆頭適用于在松軟軟的頁巖、泥質(zhì)砂巖、頁巖等塑性和塑脆性地層中鉆進(jìn)。第五章 刮刀鉆頭o（二）鉆進(jìn)參數(shù)的確定o1鉆壓的確定o刮刀鉆頭具有切削刀翼較長的優(yōu)點，能適應(yīng)較大的鉆壓變化范圍，在轉(zhuǎn)速一定的條件下，隨著鉆壓的增加機(jī)械鉆速增加。但是考慮鉆具壽命和刮刀鉆頭結(jié)構(gòu)易井斜的特點，對于不同尺寸的刮刀鉆頭正常鉆進(jìn)一般采用推薦鉆壓的中間值，最大不超過推薦的鉆壓最大值。要

10、求做到平衡操作，均勻加壓。第五章 刮刀鉆頭o2轉(zhuǎn)速的確定o刮刀鉆頭沒有滾動部件，適用較高的轉(zhuǎn)速。在鉆壓一定的條件下，轉(zhuǎn)速越高鉆速越快，所以在可能的條件下，盡可能提高轉(zhuǎn)速?？紤]到對鉆具壽命的影響，一般最高轉(zhuǎn)速為18020r/min左右。第五章 刮刀鉆頭o3流量的確定o流量的大小，必須使鉆井液在環(huán)形空間的上返時滿足攜帶巖屑的要求。所以在確定流量時，既要考慮優(yōu)選水力參數(shù)，充分利用泵的水功率，又要考慮到刮刀鉆頭鉆速快，單位時間內(nèi)破碎的巖屑量大，巖屑塊比較大的特點，一般203mm鉆頭流量為2825L/g，一般220mm鉆頭流量為3228L/g，一般，220mm鉆頭流量為3835L/g。第五章 刮刀鉆頭o

11、（三）使用鉆頭注意事項o1下井前的注意事項o搬放鉆頭不能猛烈碰撞，防止把硬質(zhì)合金和人造聚晶金剛石以及鉆頭體絲扣臺肩碰壞。o按設(shè)計要求檢查、測量鉆頭外徑和高度以及噴嘴尺寸，并做好記錄。第五章 刮刀鉆頭o2操作注意事項o（1）新鉆頭下井到底，以2030KN鉆壓，6070r/mm轉(zhuǎn)速，鉆進(jìn)0.5m,鉆出與鉆頭底刃形狀相適應(yīng)的井底后,再逐漸加到規(guī)定的鉆壓和轉(zhuǎn)速鉆進(jìn).o(2)接單根后下放鉆具時,即可開泵,啟動轉(zhuǎn)盤,下放鉆具到井底,逐漸加壓鉆進(jìn)。嚴(yán)禁加壓啟動轉(zhuǎn)盤，防止憋斷刮刀片。第五章 刮刀鉆頭o（3）在鉆遇軟硬交界面時，為防止井斜和憋鉆采用較小的鉆壓鉆進(jìn)，穿過交界面后再加到設(shè)計的鉆壓鉆進(jìn)。o（4）要求操

12、作平穩(wěn)，均勻送鉆，嚴(yán)禁猛放猛壓，防止憋斷刀片和打斜。第五章 刮刀鉆頭o（四）起鉆原則o（1）機(jī)械鉆速低于初始鉆速的30%40%或低于同地層牙輪鉆頭的鉆速，成本上升時，考慮起鉆。o（2）泵壓升高或降低23MP時考慮起鉆。o（3）憋跳現(xiàn)象嚴(yán)重、扭矩增大時，考慮起鉆。第六章 取芯鉆頭o一、取芯鉆頭的結(jié)構(gòu)取芯鉆頭的結(jié)構(gòu)2010.8.doc第七章 鉆頭事故預(yù)防及處理o一、鉆頭事故預(yù)防o1、按照井下實際情況并結(jié)合鄰井實鉆正確選擇鉆頭類型；o2、嚴(yán)格按照鉆頭的機(jī)械性能，確定合理的鉆壓、轉(zhuǎn)速值；o3、及時掌握機(jī)械鉆速、扭矩和泵壓等鉆井參數(shù)的變化。第七章 鉆頭事故預(yù)防及處理o4、怎樣預(yù)防掉牙輪事故？o答：（1）

13、選擇質(zhì)量符合要求的牙輪鉆頭。o（2）開始鉆進(jìn)時一定要輕壓活動好牙輪。o（3）精心操作、均勻送鉆、嚴(yán)防溜鉆、頓鉆、鉆頭泥包。o（4）按照牙輪鉆頭出廠使用說明書要求正確使用鉆頭。o（5）不準(zhǔn)超時使用。o（6）使用鉆頭扭矩儀。第七章 鉆頭事故預(yù)防及處理o二、鉆頭事故的判斷o（1）在鉆進(jìn)中鉆頭斷刀片或牙輪掉落時，轉(zhuǎn)盤扭矩增加，動力設(shè)備負(fù)荷加重。會突然發(fā)生嚴(yán)重憋跳鉆或打倒車。o（2）上提劃眼時，鉆具轉(zhuǎn)動自如，劃眼接觸到刮刀片或牙輪時憋跳嚴(yán)重?zé)o進(jìn)尺。o（3）鉆具懸重?zé)o明顯變化和泵壓有輕徽異常顯示。o（4）機(jī)械鉆速減慢或無進(jìn)尺。第七章 鉆頭事故預(yù)防及處理o三、怎樣處理斷刀片和掉牙輪事故？o答：1、處理斷刀片o（1）下舊刮刀鉆頭將刀片憋入井壁。o（2）如刀片不能憋入地層，則下強(qiáng)磁打撈器打撈。o（3）下磨鞋將刮刀片磨掉。o2、處理掉牙輪o（1）下強(qiáng)磁打撈器打撈。o（2）下反循環(huán)打撈籃打撈。o（3）下磨鞋將牙輪磨掉。思考題o一、鉆頭單位進(jìn)尺成本：o C=Cb-Cr(T+Tt)/H式中