项目一钻头的选型与合理使用

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1、钻井作业电子教案钻井作业电子教案2017年年7月月钻井作业电子教案钻井作业电子教案能能力力目目标标 学会根据钻井实际合理选择、使用和维 护钻头； 学会测量钻头磨损量、分析钻头磨损并进行等级划分； 学会对入井钻具进行检查及正确丈量； 学会合理使用钻柱并能够根据钻具组合原则进行钻具组合，并能对方钻杆、钻杆、钻铤、各种接头 等进行基本的维护； 学会分析钻头及钻柱在工作过程中的异常，及时处理，避免钻具事故的发生； 学会合理使用螺杆钻具，并能够进行基本的维护。钻井作业电子教案钻井作业电子教案知知识识目目标标记住不同类型钻头的结构及破岩特点、型号及适应的地层、磨损分析； 记住钻柱的基本组成、规范、受力状况

2、、尺寸选择和钻具组合； 记住钻头和钻柱损坏的原因及预防措施； 记住螺杆钻具的结构、原理及合理使用。钻井作业电子教案钻井作业电子教案一、钻头一、钻头 (Drill Bit)认知认知（一）钻头简介（一）钻头简介 1. 钻头类型钻头类型按切削原理分类 项项 目一目一 钻头的选用与合理使用钻头的选用与合理使用钻头天然金刚石钻头研磨型钻头牙轮钻头冲击压碎剪切型钻头钻头刮刀钻头切削型钻头钻头、TSP、PDC按功用分类 偏心钻头扩眼特种钻头取心钻头环形钻进钻头全面钻进钻头钻头、钻井作业电子教案钻井作业电子教案一、钻头一、钻头 (Drill Bit)认知认知2. 钻头尺寸系列钻头尺寸系列 项项 目一目一 钻头

3、的选用与合理使用钻头的选用与合理使用3 36。常用尺寸：常用尺寸：26 、20、17、14、12、 10-5/8、9 、 8、7-7/8、6、 6、5-7/8及及4。钻井作业电子教案钻井作业电子教案钻井作业电子教案钻井作业电子教案第 7 页全面钻井钻头取心钻头钻井作业电子教案钻井作业电子教案3. 衡量钻头的技术指标、经济指标衡量钻头的技术指标、经济指标 钻头进尺（米）：钻头入井到报废钻的进尺。钻头进尺（米）：钻头入井到报废钻的进尺。 钻头工作寿命（小时）：钻头累计工作时间。钻头工作寿命（小时）：钻头累计工作时间。 机械钻速（米机械钻速（米/ 小时）：进尺小时）：进尺/工作寿命。工作寿命。 单位

4、进尺成本（元单位进尺成本（元/ 天）：天）：HttCCCrrbpm)( 项项 目一目一 钻头的选用与合理使用钻头的选用与合理使用钻井作业电子教案钻井作业电子教案 1. 刮刀钻头的结构刮刀钻头的结构 上钻头体、下钻头体（分水上钻头体、下钻头体（分水帽）帽）、刀翼刀翼、水眼。水眼。 项项 目一目一 钻头的选用与合理使用钻头的选用与合理使用（二）（二） 刮刀钻头（刮刀钻头（Drag Bit）结构及原理）结构及原理 两刮刀钻头（鱼尾刮刀钻头）两刮刀钻头（鱼尾刮刀钻头） 三刮刀钻头三刮刀钻头 四刮刀钻头。四刮刀钻头。钻井作业电子教案钻井作业电子教案三翼刮刀钻头1-上钻头体；2-水眼；3-下钻头体；4-刀

5、翼钻井作业电子教案钻井作业电子教案 刀翼的结构刀翼的结构 （1）刀翼的结构角）刀翼的结构角 刃尖角刃尖角 刀翼尖端前后刃之间的交角。反映刀翼尖端前后刃之间的交角。反映 刀翼尖锐程度刀翼尖锐程度， 越小越小，易吃入地层易吃入地层，强度低强度低。 一般：软底层一般：软底层 = 810；硬地层硬地层 = 1215 刃后角刃后角： ；刃后角必须刃后角必须 井底角井底角 刃前角刃前角： 切削角切削角 刀翼前刃和水平面之间的夹刀翼前刃和水平面之间的夹 角。在角。在 同钻压下，同钻压下， 越大，越易吃入地层，但旋转越大，越易吃入地层，但旋转扭矩大，剪切刃前岩石困难。扭矩大，剪切刃前岩石困难。 一般：松软地层

6、：一般：松软地层： =70；软地层：软地层： =7080； 中硬地层中硬地层 ： = 8085。 90项项 目一目一 钻头的选用与合理使用钻头的选用与合理使用钻井作业电子教案钻井作业电子教案（2）刀翼的背部形状）刀翼的背部形状 刀翼的厚度随距刀刃的距离增加而增厚，呈抛物线性以确保刀翼的厚度随距刀刃的距离增加而增厚，呈抛物线性以确保刀翼的强度足以承受弯矩。刀翼的强度足以承受弯矩。 （3）刀翼底部形状）刀翼底部形状 ： 平底、平底、正阶梯正阶梯、反阶梯、反锥形、反阶梯、反锥形 （4）提高刀翼的耐磨性）提高刀翼的耐磨性 刀翼一般采用刀翼一般采用35CrMo或或35MnSiMoV高强度合金钢锻制而成，

7、以保高强度合金钢锻制而成，以保 证有足够的强度；证有足够的强度； 刀翼表面平铺一层刀翼表面平铺一层YG8硬质合金块，外侧面镶装硬质合金块，外侧面镶装YG8硬质合金块；硬质合金块； 刀翼表面和外侧面镶焊人造金刚石聚晶块。刀翼表面和外侧面镶焊人造金刚石聚晶块。钻井作业电子教案钻井作业电子教案（二）刮刀钻头的工作原理（二）刮刀钻头的工作原理 刮刀钻头主要以切削作用破碎地层。刮刀钻头主要以切削作用破碎地层。 1. 1. 破碎塑性岩石过程：破碎塑性岩石过程： 塑性岩石硬度小，在钻压的作用下容易吃入地层，塑性岩石硬度小，在钻压的作用下容易吃入地层，刃前岩石在扭转力作用下不断产生刃前岩石在扭转力作用下不断产

8、生塑性流动塑性流动，由于破碎，由于破碎岩石是在力的同时作用下，固此，吃入深度要此力单独岩石是在力的同时作用下，固此，吃入深度要此力单独作用时浑得多。作用时浑得多。 类似车刀切削软金属的过程类似。类似车刀切削软金属的过程类似。 项项 目一目一 钻头的选用与合理使用钻头的选用与合理使用钻井作业电子教案钻井作业电子教案2. 刮刀钻头工作原理刮刀钻头工作原理 刮刀钻头破碎脆性、塑脆性岩石过程为：刮刀钻头破碎脆性、塑脆性岩石过程为：碰撞碰撞 压碎、小剪切压碎、小剪切 大剪切大剪切(体积破碎体积破碎) （1）碰撞：刃前岩石发生剪切破碎后，刀）碰撞：刃前岩石发生剪切破碎后，刀 刃在旋转扭矩下向前推进，碰刃在

9、旋转扭矩下向前推进，碰 撞刃前岩石。撞刃前岩石。 （2）压碎及小剪切）压碎及小剪切 ：扭转力增大，压碎：扭转力增大，压碎 刃前岩石，产生小剪切破坏。刃前岩石，产生小剪切破坏。 （3）大剪切：扭转力继续增大到某一极）大剪切：扭转力继续增大到某一极 值，刃前岩石沿剪切面破值，刃前岩石沿剪切面破 碎，而后扭转力突然减小。碎，而后扭转力突然减小。项项 目一目一 钻头的选用与合理使用钻头的选用与合理使用钻井作业电子教案钻井作业电子教案学习情境三学习情境三 钻进工具的使用与维护钻进工具的使用与维护 项项 目一目一 钻头的选用与合理使用钻头的选用与合理使用刮刀钻头的特点： (1) 结构简单、成本低； (2)

10、 钻头承压面积大，钻进时扭矩较大； (3) 适用于软地层(如泥岩及页岩)、中软地层钻进。参数配合： (1)增加转速；(2)适当减小钻压；(3)提高排量。 刮刀钻头从在极软和软地层使用发展到极软、软和中硬地层使用；钻井作业电子教案钻井作业电子教案项项 目一目一 钻头的选用与合理使用钻头的选用与合理使用（三）牙轮钻头的结构及原理（三）牙轮钻头的结构及原理 1. 牙轮钻头结构牙轮钻头结构 钻头体、牙爪（巴掌）、牙轮、轴钻头体、牙爪（巴掌）、牙轮、轴承、储油润滑密封系统、喷嘴等部分承、储油润滑密封系统、喷嘴等部分组成。组成。钻井作业电子教案钻井作业电子教案 1）钻头体与牙爪（巴掌）钻头体与牙爪（巴掌）

11、 上端车有丝扣，与钻柱相连，下端与巴掌相连。上端车有丝扣，与钻柱相连，下端与巴掌相连。 分为：有体式（焊接）和无体式钻头（一体）。分为：有体式（焊接）和无体式钻头（一体）。2）牙轮及牙齿）牙轮及牙齿（1）牙轮）牙轮 20CrMo合金钢锥体，锥面铣齿或镶装质合金，内腔有轴承跑道合金钢锥体，锥面铣齿或镶装质合金，内腔有轴承跑道。 单锥牙轮：主锥单锥牙轮：主锥+背锥，硬地层背锥，硬地层 复锥牙轮：主锥复锥牙轮：主锥+副锥副锥+背锥，软地层背锥，软地层项项 目一目一 钻头的选用与合理使用钻头的选用与合理使用钻井作业电子教案钻井作业电子教案（2）牙齿）牙齿 铣齿铣齿在牙轮锥面上直接铣出，楔形在牙轮锥面上