石油钻井设备与工具-王镇全第七节钻头选型.ppt

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1、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。钻头单位进尺成本:式中Cpm—单位进尺成本，元/每米Cb—钻头成本，元；Cr—钻机作业费，元/每小时；t—钻头钻进时间，tt—起下钻及接单根

2、时间，H—钻头进尺。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：钻头单位进尺成本：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

3、各种钻头特点比较钻头特性牙轮钻头PDC钻头TSP钻头单晶金刚石钻头切削齿材料及性能硬质合金齿，强度高、抗冲击，耐磨性较差。聚晶金刚石与硬质合金复合而成，耐磨、能自锐，抗冲击性能较差，热稳定性较差。热稳定性聚晶金刚石，耐磨，抗冲击性能较差，热稳定性较高，形状多样但尺寸较小。单晶金刚石，耐磨，颗粒小，热稳定性较差。破岩方式冲击与剪切剪切犁切微剪切或磨削破岩效率较高高较高低钻头寿命短长较长长地层适应性各类地层软至中硬均质地层较硬至硬均质地层硬至极硬地层钻井参数大钻压，低转速小钻压，中转速小钻压，高转速中钻压

4、，高转速钻井方式适应性转盘，动力钻具转盘，动力钻具及复合钻井复合钻井复合钻井定向性能较好最好好井眼尺寸较大井眼无限制无限制无限制事故率高低低低录井限制无有有有各种类型钻头的使用范围123456789101112地层硬度级别牙轮钻头PDC钻头TSP钻头单晶金刚石钻头二）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

5、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

6、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，

7、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

8、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81/2″(215．9mm)的镶齿滑动密封轴承喷射式三牙轮钻头的型号为：81/2×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