牙轮钻头技术交流

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1、牙轮钻头技术交流内容江钻技术开发部一牙轮钻头工作原理与结构简介二江钻牙轮钻头产品概述三目前最新个性化产品四四川油田钻头选型建议五三牙轮钻头的使用六国外钻头新技术简介一三牙轮钻头工作原理与结构简介在石油钻井中，牙轮钻头使用最多，并能适应各种地层的钻井。牙轮与牙齿的运动，也决定牙齿对地层岩石的破碎作用。（一）三牙轮钻头工作原理1、钻头的公转钻头绕自身轴线作顺时针方向旋转的运动叫公转。钻头的公转速度就是转盘或井下动力钻具的旋转速度。钻头公转时，牙轮也绕钻头轴线旋转，牙轮上各排牙齿绕钻头轴线旋转的线速度不同，外排齿的线速度最

2、大。2、钻头的自转钻头旋转时，牙轮绕牙掌轴线作反时针旋转的运动叫自转。牙轮的自转速度决定于钻头的公转转速，并与牙齿对井底的作用有关，是岩石对牙齿的吃入破碎作用产生阻力作用的结果，在纯滚动条件下，牙轮自转的转速是钻头公转转速的1.5倍。3、钻头的纵振（轴向振动）冲击压碎作用钻头工作时，牙齿与井底的接触是单齿、双齿交替进行的。单齿着地时，牙轮的轮心处于最高位置，双齿着地时轮心下降。轮心位置的变化使钻头沿轴向作上下往复运动，就是钻头的纵向振动，它与牙齿的齿高、齿距等钻头结构参数及岩性有关。软地层振幅小，硬地层振幅大。振动频

3、率与齿数和牙轮转速成正比。4、钻头的滑动剪切破碎作用破碎不同类型的岩石，要求钻头有不同的滑动量，滑动量由钻头结构参数决定。软地层钻头滑动量大，硬地层应尽量小或不滑动，避免牙齿早期损坏。但实际钻井中，即使设计的纯滚钻头仍然存在着滑动。5、钻压对岩石破碎速度的影响岩石的破碎过程分三个区段：Ⅰ表面破碎阶段、Ⅱ疲劳破碎阶段、Ⅲ体积破碎阶段。如下图左，表面破碎时，钻压远小于岩石硬度；随着钻压增大逐渐接近岩石的硬度，通过牙齿多次对岩石的冲击，使岩石出现微裂纹而产生体积破碎，为疲劳破碎；当钻压达到或超过岩石硬度时，牙齿每次冲击都能

4、使岩石产生体积破碎，为体积破碎。当产生体积破碎时，机械钻速迅速增加。6、钻头转速对岩石破碎速度的影响对于低塑性（大理石）和脆性（如花岗岩）岩石，机械钻速与钻头转速成正比；对于高塑性与多孔岩石（如白垩和多孔石灰岩），在低转速时，其相互关系已偏离直线（如上图右）。岩石的塑性系数越大，需要牙齿接触岩石的时间越长。当钻头型号选定后，对于具体岩层，存在一个最合理的钻压与转速的配合。（二）江钻三牙轮钻头的结构1、钻头的结构特点如下图左，三牙轮钻头是由牙掌、牙轮、轴承、锁紧元件、储油密封装置、切削齿和流道喷嘴水力结构等二十多种零部

5、件组成。1）、牙掌:钻头的由三片牙掌组焊在一起，上部加工有连接丝扣，下部加工成轴颈，与牙轮孔组成轴承副，中间内有流道、外有储油装置；2）、切削结构:包括牙轮和牙齿,分镶齿和钢齿两种。牙轮的单锥、复锥，牙齿的形状、大小、齿数、长短取决于所钻地层的硬度，软地层采用复锥牙轮，牙齿大、尖、齿数少，硬地层采用单锥牙轮，牙齿小、短、齿数多；3）、合金齿齿形:根据不同地层岩性的破碎机理，各种钻头选择不同的齿形，如上图右：4）、轴承:有滑动和滚动轴承，分密封（橡胶密封和金属密封）与非密封两种，滑动轴承适合高钻压钻进，滚动轴承适合高转

6、速钻进。由牙轮内腔、跑道、轴颈和锁紧元件组成；5）、储油补偿系统:包括轴承密封圈、储油囊、保护杯、压盖等零件组成，如下图：二江钻三牙轮钻头产品概述目前，江钻已建立了一套成熟规范的科研体系、形成了具有特色的牙轮钻头研究开发手段，以市场为导向，先后开发出具有自主知识产权的等磨损齿技术、双流道技术、高速轴承技术、大井底覆盖技术、单牙轮钻头等多项技术。产品历经更新换代，现有9个标准系列、600多个品种、尺寸系列覆盖3¾″～26″、可适用于软到极硬的各类不同地层的系列产品，可满足国内外钻井市场不同钻井工艺的需求。·第一代主导产

7、品（1973～1984）uMP、HP、XHP等·第二代主导产品（1984～1990）uW、H、G系列牙轮钻头uHA、HAT、GA、GAT系列牙轮钻头·第三代主导产品（1991～1997）uHJ、GJ系列牙轮钻头uYA系列牙轮钻头·第四代主导产品（1998～2004）uFA、FJ系列牙轮钻头uS特殊结构（大井底覆盖系数）钻头uE系列牙轮钻头uYC系列牙轮钻头·目前最新个性化产品1、HA系列牙轮钻头例如81/2HA5172、GA系列牙轮钻头3、HJ系列牙轮钻头4、GJ系列牙轮钻头5、YA系列单牙轮钻头6、牙轮钻头附加结构

8、特征代号附加结构特征G掌背强化L掌背扶正块T特别保径H金刚石复合齿保径C中心喷嘴Y圆锥形齿K宽齿钻头X凸顶楔齿掌背强化掌背扶正块修边齿三目前最新个性化产品1、MotorDigger(MD高速马达钻头系列)MotorDigger是为适应井下动力钻具或深井高温作业开发的高速油用钻头系列。该系列融合了高速破岩领域先进的切削结构与保径技术、可靠的轴承系