钻头的认识与使用.ppt

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1、河南钻井钻头的认识与使用生产技术科钻井28队田逢智2017年1月二、三牙轮钻头一、钻头简介2011年井控工作汇报汇报提纲三、PDC钻头一、钻头简介目前石油钻井中使用的钻头分为刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头三大类型。河南钻井所使用的钻进钻头主要是牙轮钻头和金刚石钻头（PDC钻头）。刮刀钻头已淘汰不用。一、钻头简介刮刀钻头刮刀钻头有双翼刮刀、三翼刮刀、四翼刮刀之分，最常见的为三翼刮刀钻头。一、钻头简介牙轮钻头牙轮钻头按牙轮数目分有单牙轮钻头、双牙轮钻头、三牙轮钻头、多牙轮钻头。最常见的为三牙轮钻头。一、钻头简介金刚石钻头金刚石钻头按金刚石来源分为天然金刚石钻头、人造金刚石钻头两大类。二、三

2、牙轮钻头一、钻头简介2011年井控工作汇报汇报提纲三、PDC钻头二、三牙轮钻头（一）牙轮钻头的结构牙轮钻头主要有巴掌（牙掌）、轴承、牙轮、水眼、储油系统等部分组成。二、三牙轮钻头（一）牙轮钻头的结构牙掌是牙轮钻头的主要零件。一只三牙轮钻头由三片牙掌组装焊接在一起。它上部有连接螺纹，与钻具连接，下部有一定倾角的轴颈，与牙轮内孔组成轴承副。牙掌上有水孔流道，还安装有储油压力补偿装置。轴颈承受载荷，需要较高的耐磨性及硬度，同时基体内部又需要有足够的强度及耐冲击韧性。1、牙掌二、三牙轮钻头（一）牙轮钻头的结构钻头轴承有三种：滚动轴承、滑动轴承、卡簧滑动轴承。卡簧滑动轴承是主要为国外厂家产品，国

3、内牙轮钻头的轴承绝大多数只有滚动轴承和滑动轴承二种。2、轴承结构二、三牙轮钻头（一）牙轮钻头的结构2、轴承结构二、三牙轮钻头（一）牙轮钻头的结构3、切削结构—牙轮与牙齿牙轮是一个锥体，分为单锥和复锥两种。单锥由主锥和背组成，单锥牙轮在井底的运动为纯滚动，适应于硬地层钻井；复锥由主锥、副锥和背锥三部分组成，这种牙轮在井底工作除了滚动外，还产生滑动，适应于较软地层钻井。二、三牙轮钻头（一）牙轮钻头的结构3、切削结构—牙轮与牙齿a—单锥b、c—复锥1—主锥2—副锥3—背锥二、三牙轮钻头（一）牙轮钻头的结构3、切削结构—牙轮与牙齿牙轮上的牙齿分镶齿与钢齿（铣齿）两种，镶齿是在牙轮外锥面的齿圈上

4、钻孔，镶上大小、形状不同的硬质合金齿；钢齿则直接从牙轮锥体上铣出。三牙轮钻头的各排齿互相齿合，有效而不重复地全面破碎井底地层岩石，并防止齿槽泥包。二、三牙轮钻头（一）牙轮钻头的结构3、切削结构—牙轮与牙齿硬质合金齿有10多种，如球形、锥形、锲形、勺形、锥勺形、偏顶勺形、平头形、圆锥锲形等，不同地层、不同岩性其破岩机理不同，钻头牙齿形状也不同。一种型号钻头上往往不全是一种齿形。二、三牙轮钻头（一）牙轮钻头的结构3、切削结构—牙轮与牙齿钢齿形状多为锲形，为了加强钻头保径，外排齿往往设计成“T”、“L”、“Ⅱ”；为了克服钻头在破碎地层时易磨损的缺点，需要在牙齿工作面及背锥面上敷焊耐磨材料。二

5、、三牙轮钻头（一）牙轮钻头的结构3、切削结构—牙轮与牙齿牙齿的形状、大小、数量、长短取决于地层的硬度，地层越软，则牙齿越大、越尖、越少；反之，地层越硬，牙齿越小、越短、数量越多。二、三牙轮钻头（一）牙轮钻头的结构4、储油压力补偿系统该装置由轴承密封圈、储油囊、保护杯、压盖、丝堵、挡圈等零件组成。其作用是平衡牙轮钻头工作时轴承腔内外的压力差，使轴承密封圈在较小压差下长时间正常工作，防止钻井液进入轴承腔内和避免润滑脂的漏失，并储存足够的润滑脂向轴承腔内不断补充，使钻头在密封状态和润滑条件下良好工作。二、三牙轮钻头（一）牙轮钻头的结构4、储油压力补偿系统二、三牙轮钻头（一）牙轮钻头的结构5、

6、钻头喷嘴为了解决岩屑及时冲离井底，避免重复切削，达到保持井底干净、甚至用高速射流直接破碎岩石的目的，人们设计了并安装了喷嘴。钻头喷嘴由硬质合金加工而成，常用喷嘴主要有三种型号，标准型、保护盖型、和微长喷嘴，其它还脉冲喷嘴、斜喷嘴、加长喷嘴等。二、三牙轮钻头（一）牙轮钻头的结构5、钻头喷嘴S——标准型P——保护盖型M——微长喷嘴二、三牙轮钻头（二）牙轮钻头的工作原理1、牙齿的公转与自转牙轮钻头工作时，固定在牙轮上的牙齿随钻头轴线作顺时针方向的旋转运动——公转。公转速度就是转盘或井下动力钻具的旋转速度。钻头工作时，牙齿绕牙轮轴线作逆时针方向的旋转——自转。自转速度与公转速度以及牙齿对井底的

7、作用有关。二、三牙轮钻头（二）牙轮钻头的工作原理2、钻头的冲击破岩牙轮滚动，牙齿单齿、双齿交错接触井底，产生钻头的纵向振动，这是牙轮钻头破岩的主要方式。钻头在井底纵向振动通过钻头牙齿转化为对地层的冲击作用，冲击作用与静压入力一起形成了钻头对地层岩石的冲击、压碎作用。二、三牙轮钻头（二）牙轮钻头的工作原理2、钻头的冲击破岩优点：有利于破碎岩石，提高钻井速度。缺点：钻头轴承早期损坏；硬质合金齿崩碎；钻柱疲劳损坏。二、三牙轮钻头（二）牙轮钻头的工作原