旋转井壁取芯器钻头性能探讨.pdf

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1、ECHN0L0GY}NF0RMATl0N工业技术旋转井壁取芯器钻头性能探讨王野梁(油田技术事业部制造中心河北廊坊065201)摘要：介绍了旋转井壁取芯器钻头的工作原理和结构特点。将12种取芯钻头的各项技术参数进行综合对比。为了确定每种钻头对不同岩性地层的适用性能，设计了模拟地层取芯的实验。采集12种取芯钻头分别在0～40公斤的钴压下对五种不同岩石样本(石灰岩、花岗岩，粗砂岩、细砂岩和泥质砂岩)进行模拟取芯的实验数据。将实时记录的扭矩．钻速和功率的变化曲线配合每种钻头的各项性能参数逐一进行分析，最终获得每种钻头的适用性能星级评定表，为一线的旋转井壁取芯作业提供帮助。关键词：

2、井壁取芯取芯器性能参数实验数据适用性中图分类号：TH132．4文献标识码：A文章编号：1672—3791(2014)o2(c)-O090-03旋转式井壁取芯器是一种从靠近裸眼岩电实验和含油性分析化验，求取饱和度、钻头往往能节约取芯时间，提高取芯作业井地层中直接获取井壁岩芯的测井仪器，孔隙度、渗透率等储层参数，极具实验和分时效性，并一定程度上降低取芯作业风险。它适用于全井段中各种地层的井壁取芯作析价值，备受地质学家的青睐⋯。但是在实文章对12种取芯钻头的各项性能参数进行业。由于该仪器对原状地层破坏较小，取得际取芯作业过程中，在钻压和地层一定的分析，同时配合这些钻头分别在不同

3、的钻的岩心数量多、颗粒完整，并可以直接用于情况之下，选择适合该地层并且性能好的压下对五种岩石样本(石灰岩、花岗岩、粗相矩cN·Ml砂岩、细砂岩和泥质砂岩)进行取芯实验得到的数据，由此确定每种钻头的地层适用性。1旋转井壁取芯钻头简介1．1取芯钻头工作原理—·一l嚣旋转式井壁取芯器的钻头是一种空心—_一6特的金刚石钻头。它靠螺纹连接在该仪器的高温液压马达的钻杆上_2】。它是以锋利、耐磨以及能够自锐的天然金刚石或者人造金钻压lK9刚石为切削齿，在马达钻杆的带动下获得较高的钻速和钻头进尺。在钻取地层岩芯图11号和6号钻压扭矩图(石灰岩)时钻头上的每粒金刚石在钻压作用下压入扭矩cN

4、·M’岩石，使切削面下方的岩石处于极高的应3力状态，造成局部破裂，同时在旋转扭矩的作用下产生切削作用，破碎岩石的体积大体上等于金刚石吃入岩石的位移体积，最2后通过不断的切削作用，形成一颗完整的岩芯。1．2取芯钻头结构简介旋转井壁取芯金刚石钻头的结构大同l#小异，主要包括钢体、胎体、切削刃和水口。8#文章探讨的l2种钻头的钢体均为I7—4PH0型马氏体沉淀硬化型不锈钢，具有良好的K9，抗腐蚀、耐疲劳性。胎体是镶嵌金刚石颗粒的基体，是由一定粒度的硬质合金粉加上图21号和8号钻压扭矩图(花岗岩)表1钻头适用性评定表钻头型号石灰岩花岗岩粗砂岩细砂岩泥质砂岩1号☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

5、☆☆☆☆☆☆☆☆2号☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆3号☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆4号☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆5号☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆6号☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆7号☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆8号☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆9号☆☆☆☆☆☆☆☆10号☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆l1号☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆l2号☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆90科技资讯SCIENCE＆TECHNOLOGYINFORMATION工业技术SCJENCE＆TECHN0LOGY扭矩cN喇)从图1可以看到，1号和6号两种钻头只3是镶嵌的金刚石目数不一样，在取芯实验时，1号的扭矩明显

6、高于6号，即1号比6号更利于对石灰岩的取芯，取芯时间必然是Tl2

7、，l号表镶钻头在钻压增大的情况下，对花岗岩取芯的扭矩是由2小到大递增的，8号孕镶钻头对花岗岩取芯的扭矩是先上升后下降再上升的，很明显的符合孕镶转头的特点，旧的金刚石磨掉了新的又露出来的特性造成了这一曲线的—·一10#走势。～．～1l#2．2．3切削刃角度0切削刃角度是指沿渐开线排列的金刚钻压cKg)石切削面的起始面与岩石切平面之间的夹角，类似于用刀削苹果时刀刃与苹果皮之图410号和f1号钻压扭矩图(泥质砂岩)间的夹角。采用适当的切削刃角度，可以大大改善切削齿(金刚石)的抗冲击性，一般金3刚石钻头的切削刃角度取值范围在0。～25