海洋石油钻井技术 第四章 钻进参数优选
优选钻进参数方法研究及应用
优选钻进参数方法研究及应用摘要：在钻井作业中,如何利用好钻头对整个钻井作业是至关重要的，这是建立在对地层岩性有科学了解、钻头选型正确，而后科学地进行各种参数设计和应用的基础上的。
而对于钻进参数的设计以及在作业中根据钻头不同使用时期进行参数优化是经济有效地使用钻头的关键。
本文主要工作是在以往的优选钻进参数的方法上进行改进，使之能随钻头不同工作时期合理选择钻进参数，并且编制了相应的软件，经过现场应用，效果十分明显。
关键词：钻进参数优化软件钻井设计钻压1.优选钻进参数的意义钻井作业中，在根据地层特性选定了钻头后面临着如何用好钻头，达到最佳的使用效果；即综合考虑钻头的工作性能和使用井段的岩石特点等，合理选择水力参数、钻进参数和钻井液流变参数。
水力参数设计主要包括对排量、泵压、喷嘴、喷射速度、钻头水功率及冲击力等参数进行设计，以求获得最大钻头进尺和最低成本；钻井液参数设计选择主要指选择适当的钻井液类型及相关的性能参数，以求达到稳定井壁、高效携带岩屑的效果。
水力参数设计和钻井液参数设计都不是本文讨论的重点，本文着重讨论钻进参数设计，即优选钻压和转速。
优选钻压和转速就是既要有效破碎地层，又要兼顾钻压和转速对钻头牙齿和轴承的影响，使钻头具有较长的工作寿命。
一般说来，对于硬地层，必须施加较高的钻压才能破坏岩石的抗压强度，而对转速的敏感程度较低，宜采用低转速和高钻压相配合。
对于中硬地层，适当增加钻压和降低转速度可使钻头有效吃入地层，转速对提高钻速有影响，宜采用中等转速和高钻压；对于软地层，钻压加得过大钻头吃入地层过深，钻速反而不高甚至下降，转速对钻速的影响较大，因而采用低转速和高钻压相结合。
如果使用的是密封滑动轴承的牙轮钻头，考虑到轴承的承受能力，厂家给出了W N值(钻压和转速的乘积)，供使用时参考。
如果钻压选择不当，容易造成钻头牙齿的损坏(折断、碎裂、脱落)。
主要原因是牙齿受到“冲击”，而冲击载荷与所加的钻压成正比，与岩石硬度、牙轮的线速度等有关。
第四章 钻进参数优选-金业权
有: 33.1×0.9=27.79MPa
19.9×0.9=17.91L/s 根据限定条件: 地面泵压以不超过18MPa较合适
则:泵的工作额定泵压Pr=18MPa
工作额定排量Qr=17.91L/s
④计算按最大钻头水功率方式下的临界井深
第一临界井深为: Pr n LNc = 2.8mQ r1.8 m
18 5.7404×10 3 = 2.8 ×5.58 ×10 6 ×17.911.8 5.58 ×10 6 = 5367
第二临界井深为:
LNa Pr n 1 2.8mQa.8 m
18 5.7404 10 3 6 1.8 2.8 5.58 10 16 .75 5.58 10 6 6186
⑤计算优选排量
由于L=4000m小于第一临界井深，故：Qopt=Qr=17.91L/s
⑥确定喷嘴直径
Pb Pr Pl 18 5.05 12.95
0.081 d Q 3 0.081 1.64 17 .913 Nb 232 .3 C 2 d e4 0.98 2 1.36 4
MPa
kW
解:
①确定最小排量Qa
18.24 最低环空返速Va为： Va 18.24 0.515 Dh 1.64 21.59
由于要求环空返速不低于0.7m/s，故取Va=0.7m/s
携岩要求的最小排量：
π 2 Qa = ( Dh - D 2 )Va = 16.75 ( l/s) p 40
m/s
ηe——钻井液有效粘度，Pa· s。
携岩所需的最小排量:
Qa
40
2 2 ( Dh D p )va
（2）计算循环压耗系数 分别计算：Kg、Kc、m、a， KL = a + m D
石油行业钻井技术手册
石油行业钻井技术手册第一章介绍石油行业钻井技术手册是为了指导钻井工程师和技术人员在石油行业开展钻井作业而编写的。
本手册详细阐述了钻井技术的原理、方法和操作流程，旨在提高钻井作业的效率和安全性。
第二章钻井勘探2.1 钻探目的钻井勘探是为了确定石油储量和矿藏质量，选择适宜的钻井点位和设计方案。
通过岩心取样和地层记录分析，可以评估油气资源的价值和开采潜力。
2.2 钻井点位选择钻井点位的选择是基于地质勘探和地层分析的结果，考虑到地下结构、资源分布以及环境因素。
综合地质勘探资料，确定最佳的钻井点位，以最大限度地提高勘探成功率。
2.3 预测井眼路径预测井眼路径是为了确定钻探井段的方向和造斜角度，以适应地下结构和实现最佳的石油开采效果。
通过地质勘探和地质力学分析，结合控制井斜的工具和技术，进行井眼路径的预测和规划。
第三章钻井装备3.1 钻井机械钻井机械是实施钻井作业的重要设备，包括钻机、钻杆、钻头、钻井液循环系统等。
合理选择和使用钻井机械，可以提高钻井效率和降低成本，同时保证作业安全。
3.2 钻井液体系钻井液体系是为了满足钻井作业的技术要求，包括平衡地层压力、冷却钻头、运输钻屑和控制井壁稳定等。
不同的地层和井型需要选择合适的钻井液类型和配方，以保证作业的顺利进行。
3.3 钻井管柱和下套管钻井管柱和下套管是连接钻机和钻头的关键部件，用于传递回转和下压力，支撑井壁和保持井眼稳定。
选择合适的钻井管柱和下套管，可以提高强度和耐腐蚀性，确保钻井作业的质量和安全。
第四章钻井操作流程4.1 钻头下套管操作钻头下套管操作是钻井作业的重要环节，主要包括套管下套、套管固井和套管测试等。
通过合理的套管操作，可以确保井壁稳定和井眼质量，提高钻井作业的成功率。
4.2 钻井液循环操作钻井液循环操作是为了冷却钻头、运输钻屑和控制井壁稳定，主要包括钻井液循环系统的建立和操作控制。
合理的钻井液循环操作可以提高钻井作业效率和安全性。
4.3 钻井井眼质量控制钻井井眼质量控制是为了确保井眼的规范和质量，主要包括井眼壁稳定、井眼直径控制和钻探井眼质量评估等。
第1讲 钻进参数优选技术
第一讲 钻进参数优选技术
0、前言
1、最优化钻井技术发展历史
2、最优化钻井技术的研究内容 3、钻进过程中各参数间的基本关系 4、钻进参数优选
最优化钻井技术
第一讲 钻进参数优选技术
1、最优化钻井技术发展历史 1.1 概述
钻井技术发展的三个阶段
（1）经验打井阶段
（2）科学化钻井阶段
VPC1 VPC 6 VPC1
1 1 C2 h
1 1 C2 h
（4-17） （4-18）
VPC 5 KC p CH (Wmax M 1 )nmin
由式(4-17)除式(4-18)可消去方程中的不变量
最优化钻井技术
第一讲 钻进参数优选技术
3、钻进过程中各参数间的基本关系
整理可得:
率(称为比水功率)来表示。
（2）水力净化井底
最优化钻井技术
第一讲 钻进参数优选技术
3、钻进过程中各参数间的基本关系
4）水力因素对钻速的影响
是否存在 CH>1 ?
（2）水力净化井底
CH v pc v ps P Ps (4 4)
式中 CH为水力净化系数 Ps为净化完善时所需的 比水功率,kW/cm2
M1 Wmin
Wmax Wmin VPC 2 VPC5 VPC 2
(4-19)
同理,由3,4两点的试验数据,可得该试验转速下的门限钻压M2。
M 2 Wmin
Wmax Wmin VPC3 VPC 4 VPC3
(4-20)
•取M1,M2的平均值,即为该地层的门限钻压值M.
3、钻进过程中各参数间的基本关系
《钻井工程理论与技术》课后题答案
第一章 钻井的工程地质条件2.简述地层沉积欠压实产生异常高压的机理。
答：异常高压的形成是多种因素综合作用的结果，对于沉积岩地层的异常高压，目前世界上公认的成因是由于沉积物快速沉降，压实不均匀造成的。
在稳定沉积过程中，若保持平衡的任意条件受到影响，正常的沉积平衡就破坏。
如沉积速度很快，岩石颗粒没有足够的时间去排列，孔隙内流体的排出受到限制，基岩无法增加它的颗粒与颗粒之间的压力，即无法增加它对上覆岩层的支撑能力。
由于上覆岩层继续沉积，负荷增加，而下面基岩的支撑能力没增加，孔隙中的流体必然开始部分地支撑本来应的岩石颗粒所支撑的那部分上覆岩层压力，从而导致了异常高压。
3.简述在正常压实的地层中岩石的密度、强度、孔隙度、声波时差和d c 指数随井深变化的规律。
答：在正常压实的地层中岩石的密度随井深的增加而增加；强度随井深的增加而增加；孔隙度随井深的增加而减小；声波时差随井深的增加而减小；d c 指数随井深的增加而增大。
5.某井井深2000m ，地层压力25MPa ，求地层压力当量密度。
解： ()()0.00981250.009812000 1.276h h P H ρ==⨯=(g/cm 3)答：地层压力当量密度是1.276 g/cm 36.某井垂深2500m ，井内钻井液密度为1.18 g/cm 3，若地层压力为27.5MPa ，求井底压差。
解：()27.52500 1.180.0098127.5 1.44b h P P P gh MPa ρ∆=-=-=⨯⨯-=答：井底压差是1.44MPa 。
7.某井井深3200m ，产层压力为23.1MPa ，求产层的地层压力梯度。
解： ()23.132000.0072/h h G P H MPa m ===答：产层的地层压力梯度0.0072MPa/m 。
9.岩石硬度与抗压强度有何区别？答：岩石硬度是岩石表面的局部抵抗外力压入的能力，抗压强度则是岩石整体抗压的能力。
10.岩石的塑性系数是怎么样定义的吗？简述脆性、塑脆性和塑性岩石在压入破碎时的特性。
钻井工程自学基本要求
10.油井水泥性能及与钻井的关系；
11.隔离液的作用及分类；
12.影响固井质量的因素及提高固井质量的措施；
13.完井的任务及原则；
14.完井的方式的类型及各自的特点。
【掌握】
1.套管的分类及各自的作用；
2.井设结构设计的原则；
3.井身结构设计的内容、依据和设计步骤；
2.刮刀钻头结构、破岩机理；
3.牙轮钻头的类型、结构、牙轮钻头的运动形式及破岩机理，三种特殊结构产生滑动的原因及产生滑动的方向和剪切掉的岩石；
4.金刚石材料的特点，金刚石钻头牙齿的镶装方式，金刚石钻头的结构、水力结构、破岩机理；
5.PDC钻头的意义，特点，结构特性，破岩机理；
6.钻柱的作用，组成，各部件的结构特点；
2.井眼内存在的各种压力及计算，井眼与地层压力的关系；
3.平衡压力钻井技术、欠平衡压力钻井技术的关键及适用范围；
4.溢流的原因及征兆；
5.气侵的途径及特点；
6.“U”型管平衡原理计算地层压力和压井液密度；
7.关井立管压力的测定；
8.压井遵循的原则；
9.压井参数的计算；
10.压井方法及步骤，参数的变化。
4.关井方式选择，关井的“四七”操作步骤；
5.“U”型管平衡原理计算地层压力和压井液密度，关井立管压力的测定；
6.压井理论（参数）的计算；
7.压井方法及步骤，参数的变化；
8.特殊压井方法。
【掌握】
1.概念：溢流、井涌、关井、压井、循环立管压力、初始立管循环压力、终了循环立管压力、平衡压力钻井技术、欠平衡钻井技术等；
7.岩石单轴强度的类型及大小关系等。
三、思考与练习
课后思考与练习题
上交作业
钻井工程参数优选
nW 1 .5 ( Z 2 − Z 1W ) nW 1 .5 C Bf = (h f + 1 h f ) A f ( a1 n + a 2 n 3 ) b 2
7
第四章 钻进参数优选
1 dH = C H C p K (W − M ) n dt 1 + C2 h
λ
dh dt
=
A (Z
2
f
(a1n + a 2 n 3 )
− Z 1W )( 1 + C 1 h )
dt =
Z 2 − Z 1W (1 + C1h ) dh 3 A f ( a1n − a 2 n )
CH C p K (W − M )n λ ( D2 − D1W ) 1 + C1h dH = ⋅ dh 1 + C2 h A f (Q1n + Q2 n3 )
9
钻进参数优选
机械破岩参数优选
3. 最优钻压
∂C
pm
∂W
D2 t E A f Q1n + Q2 n 3 2 W − 2 + D1 D1 F
= 0
(
)W + t
E Af
(Q n + Q n ) D
3 1 2
D1 F
D 2 +M + 2 D D 1 1
Z 2 − Z1W hf dt = ∫ ∫0 (1 + C1h)dh A f (a1n + a2 n 3 )
tf 0
钻井与完井工程(第一至第四章)
(a)脆性岩石
(b)塑脆性岩石
(c)塑性岩石
W 硬度： p y A
屈服极限： 0 W0
A
AF 面积OABC 塑性系数：k AE 面积ODE
第二节 岩石的研磨性与可钻性
一、岩石的研磨性
岩石研磨性概念：钻井过程中，钻井工具和岩石产生连续的或间歇的接触
和摩擦，从而在破碎岩石的同时，这些工具本身也受到岩石的磨损而逐渐变钝甚 至损坏。岩石磨损这些材料的能力称为岩石的研磨性。 研磨性磨损是由钻头工作刃与岩石相摩擦的过程中产生微切削、刻划、擦痕等 所造成，属表面磨损。这种研磨性磨损除了与摩擦副材料性的性质（如化学组成和 结构）有关外，还取决于摩擦的类型和特点、摩擦表面的形状和尺寸（如表面粗糙 度）及摩擦面的介质等因素。研磨性磨损是一个十分复杂的问题。
σ σ =σ
1
σ
1
2
3
σ
3
σ
(a)液压作用下的压（拉）试验 （常规三轴试验） σ
1
2
(b)用三个液缸的柱塞进行的 三面压缩试验（真三轴试验） σ
1
σ
σ
2
3
(c)液压作用下的压扭试验
(d)液压作用下的两面柱塞 压缩试验
σ
1
σ
3
（a）压缩试验
（b）拉伸试验
常规三轴试验
P=σ
1
=σ
2
τ
2. 三轴应力下岩石的强度和变形的特点
由岩石可钻性概念和研究方法可知，岩石可钻性会因条件不同，所以实际应用时就有一定 的困难。如果设法固定工作条件，使可钻性指标只反映岩石破碎难易程度，有可能就能克 服应用时的问题，采用微钻头可钻性是行之有效的研究方法。 所谓微钻头岩石可钻性是指在室内固定测试条件下，通过微钻头模拟试验，将所测得 的微钻头指标称之为微钻头岩石可钻性或条件可钻性。我国钻井界目前广泛采用的岩石可 钻性测定仪为华东Ⅲ型微钻头测定仪。测试条件为：钻压W＝889.7牛，转速N＝55转／分， 钻头直径D＝31.75毫米（它是由八片厚2.5毫米硬质合金材料组成的，硬度为HRC ≌ 58）。 实测记录钻孔深度H为2.4毫米所需的时间。测量精度要求控制在测量仪器本身允许的误差 范围以内。 由测量值表示的钻速公式可知，当以钻速作为可钻性指标时，钻进速度V与测量钻进深度 H和钻进时间T之间的表达式为：
钻井工程：第四章 钻进参数优选
第四章钻进参数优选1．某井用直径φ200mm24l型钻头钻进，钻压W＝196kN,转速n=70r/min,井底净化条件较好，钻头工作14h以后起钻，已知Af=2.33×10-3。
求牙齿磨损量hf。
答：2．某井用直径φ200mm21l型钻头钻进，钻压W＝196kN,转速n=80r/min,钻头工作14h以后起钻，轴承磨损到B6级，求轴承工作系数b。
答：3．已知某井五点法钻进试验的结果如下表所示：求该地区的门限钻压M和转速指数。
答：4．某井使用215.9mm钻头钻进，喷嘴流量系数C＝0.96，井内钻井液密度为1.42g/cm3,排量为16L／s。
若要求井底比水功率为0.418kW/cm2,且三个喷嘴中拟采用一个直径为9mm,另两个为等径。
试求另两个喷嘴的直径，并计算射流水力参数和钻头水力参数。
答：5．某井钻进215.9mm井眼，使用127mm内平钻杆（内径108.6mm）,177.8mm钻铤（内径71.4mm）100m。
测得钻井液性能ρd=1.2g/cm3, PV =0.022Pa·s,Pg=0.34MPa,Q=22L/s。
试求m、a值及井深2000m时循环系统的压力损耗。
答：6．条件同题5，求允许泵压分别为17.3MPa时钻头所可能获得的压降及相应的喷嘴当量直径（喷嘴流量系统C＝0.96）和射流水力参数。
答：7．已知某井用215.9mm钻头钻进，井眼扩大处井径310mm,钻杆外径127mm,排量21L/s。
钻井液密度1.16g/cm3,其范氏粘度计600、300r/min的读数分别为65、39。
岩屑密度2.52g/cm3，平均粒径6mm。
试校核岩屑举升效率。
答：8．某井采用215.9mm钻头钻进（喷嘴流量系数C＝0.98），177.8钻铤（内径71.4mm）120m,所用钻杆为127mm内平钻杆（内径108.6mm）。
井队配备有两台NB－1000钻井泵，根据经验，对整个循环系统而言，地面泵压以不超过18MPa较合适；Kg取值1.07×10-３MPa·s1.8。
钻井工程知到章节答案智慧树2023年中国石油大学(华东)
钻井工程知到章节测试答案智慧树2023年最新中国石油大学（华东）绪论单元测试1.一口井的基本工艺过程依次分为钻前工程、钻进工程、完井工程。
参考答案:对2.钻前工程主要包括修公路、平井场、钻井设备搬运及安装、井口准备等参考答案:对3.钻进工程包括钻进、洗井、接单根、起下钻、换钻头等参考答案:对4.钻进是指钻头破碎岩石、加深井眼的过程。
参考答案:对5.一般情况下，一口井的钻进过程只有一次开钻。
参考答案:错6.在已打好的井眼中下入套管，并在井壁和套管间注入水泥浆，将套管和地层固结成一体的工艺过程称为固井。
参考答案:对7.完井是指油井完成前的各项工作，包括钻开生产层、确定油气层和井眼的连通方式、安装井底井口装置等。
参考答案:对8.探井是为探明地质情况、获取地下油气资源分布及相应性质等方面资料而钻的井。
参考答案:对9.为了在地下岩层中钻出所要求的孔眼而采用的钻孔方法称为钻井方法。
参考答案:对10.以勘探开发石油天然气资源及获取地下信息为目的，在地层中钻出的具有—定深度的圆柱形孔眼称为油气井。
参考答案:对第一章测试1.井内液柱压力与孔隙压力之差越大，岩石强度越大，塑性越大。
参考答案:对2.通常情况下，基岩应力等于上覆岩层压力与地层孔隙压力之差。
参考答案:对3.有效应力（外压与内压之差）越大，岩石强度越小，塑性越大。
参考答案:错4.地应力水平越高，岩石的塑性越小，强度越低。
参考答案:错5.同种岩石的强度一般随埋藏深度的增加而增大。
参考答案:对6.砂岩和粉砂岩的硬度主要取决于矿物成分和胶结物类型。
参考答案:对7.岩石结构、井眼周围岩石的应力状态、钻井液性质均影响岩石力学性质。
参考答案:对8.岩石强度与岩石的内聚力和岩石颗粒间的内摩擦力无关。
参考答案:错9.岩石可钻性可理解为岩石破碎的难易性，反映岩石抵抗钻头破碎的能力。
参考答案:对10.根据塑性系数大小将岩石分为三类：脆性岩石、脆塑性岩石、塑性岩石。
参考答案:对11.塑性系数是表征岩石塑性和脆性大小的参数。
钻井参数优选
各向异性:岩石在垂直于层理和平行于层理方向上
的力学性质是不一样的。
– 力学性质包括
• 岩石的弹性常数
• 岩石的泊松比
• 岩石的强度
• 岩石的机械钻速
影响钻井过程的因素
不可控因素 (固定参数)：
– 地质条件
– 岩层性质
– 钻井深度 – …
具体如：岩石可钻性、致密性、埋藏深度、地层对 钻压转速的敏感指数等参数。
影响钻井过程的因素
--岩石特性
可钻性：岩石破碎的难易程度。是受各种钻井因素
的综合影响。 K(d)=f(wob,rpm,Nbj,P,h,TYPEbit,Py)
影响因素：
–天然的、工艺的、技术的
度量和分类应建立在岩石力学性质的基础上，不
受人为的、技术的因素影响。
影响钻井过程的因素
--岩石特性
----钻头参数
一、影响钻速的主要因素及影响规律
刮刀钻头的使用
----钻头参数
刮刀钻头适用的地层 –泥岩及页岩等软地层 参数配合 –增加转速，适当减小钻压，提高排量
一、影响钻速的主要因素及影响规律 牙轮钻头的破岩机理
牙轮钻头在井底工作的复合运动 –钻头的公转（牵连速度）
----钻头参数
–牙轮绕牙轮轴的自转（相对运动）
如何进行优选
确定优化目标
钻速
确定影响目标的主要 因素和影响规律
每米成本
C pm C b C r (T t r ) C b / T (1 t r / T ) H V pc
建立影响因素与优化目标 之间的数学模型（目标函数）
用最优化方法确定出各 参数应满足的条件的范围
如何进行优选
不要过长，加长刀翼固然可以增加刀翼的磨损量，从而增加钻头进尺， 但刀翼过长，水眼至井底的距离增大，使射流对井底的冲击力减小，不利于 清洗井底和破碎地层。目前国内各油田刀翼的磨损长度一般设计为 50~70， 如果正常磨损，可以不必设计这么长。
第四章 钻进参数优选2
(4-53)
• （三）钻头水力参数
• 钻头水力参数包括钻头压力降和钻头水功率。
• 1.钻头压力降
• 钻头压力降是指钻井液流过钻头喷嘴以后钻井液压力降低的值。 0.05 d Q 2 pb • (4-54) C 2 A2
0
• 式中，pb——钻头压力降，MPa； ρ d——钻井液密度，g/cm3; C——喷嘴流量系数, 与喷嘴的阻力系数有关，C的值总是小于1。 • 如果喷嘴出口面积用喷嘴当量直径表示，则钻头压力降计算式为 •
p pi B d 0.2 L p Q1.8
0.8 4.8 dp
(4-75)
• 式中，ppi——钻杆内压耗，MPa; dp——钻杆内径，cm; B——常数，内平钻杆B=0.51655，贯眼钻杆B=0.57503； Lp——钻杆总长度，m。 下次课内容
• (3)钻杆外环形空间压耗
•
p pa 0.57503 d 0.2 L p Q1.8
L1 L3 L2 L4 1.8 Pg 0.51655 d 0.8 0.2 d 4.8 d 4.8 d 4.8 d 4.8 Q (4-74) 2 3 4 1
• 式中，Pg——地面管汇压耗，MPa; ρ d——钻井液密度，g/cm3; η ——钻井液塑性粘度，Pa· s; Q——钻井液排量，L/s。 L1 ， L2 ， L3 ， L4 和 d1 ， d2 ， d3 ， d4 分别为地面高压管线、立管、水龙带 （头）、方钻杆的长度和内径，长度单位为米，内径单位为厘米。 • (2)钻杆内压耗 •
• 一、喷射式钻头的水力特性
• （一）射流及其对井底的作用 • 1.射流特性
• • • • • • • 射流是指通过管嘴或孔口过水断面周界不与固体壁接触的液流。 射流分类： 按与周围流体介质的关系划分：ρ 射>ρ 介，非淹没射流， ρ 射<ρ 介，淹没射流 按射流的运动和发展是否受到固壁限制分：无固体边界—自由射流 有固体边界—非自由射流 按射流压力是否稳定划分：连续射流——压力平稳 脉冲射流——流量发生一定频率的脉动，射流产生周期性的动载 混合射流——既有连续部分，又有脉动部分 空化射流——气体进入液体产生空穴，空穴破裂产生很高的压力 • 自钻头喷嘴射出的射流为淹没非自由连续射流。
钻头与钻井参数设计(海洋手册)
第四章钻头与钻井参数设计钻头和钻井参数是影响钻井速度、钻井时效和钻井成本的重要的可变因素。
本章主要介绍的是牙轮钻头和金刚石钻头的分类、选型及磨损定级的方法，并结合现场实践，对钻井水力参数、机械参数和钻井液流变参数进行优选设计。
第一节牙轮钻头的分类一．牙轮钻头结构特点简介牙轮钻头有单牙轮、双牙轮和三牙轮钻头之分，而三牙轮钻头是石油钻井中用得最为广泛的一种。
牙轮钻头一般由牙掌、牙轮、切削齿、轴承、锁紧元件、储油密封系统、喷嘴装置等部件组成。
下面以三牙轮钻头为例，对其结构特点（见图4－1）作一简要介绍。
1．钢齿牙轮钻头与镶齿牙轮钻头（1）钢齿牙轮钻头钢齿钻头又称为铣齿钻头，其牙齿是在牙轮毛坯上直接铣削加工而成的，牙齿形状为楔形齿。
钢齿钻头大多用于软的上部地层，研磨性较低的地层一般也选用钢齿钻头。
为了提高牙齿的耐磨性或使牙齿有自锐作用，在牙齿的表面及保径面上均敷焊有一层碳化钨粉。
钢齿钻头可分为软、中、硬地层钻头三种，其详细的分类方法及适用地层见后面的IADC分类。
（2）镶齿牙轮钻头镶齿钻头，又称碳化钨硬质合金齿钻头，它是将端部形状不同的、圆柱形的烧结碳化钨硬质合金齿压入锻制的牙轮壳体上已精加工好的孔内而构成镶齿牙轮钻头。
镶齿钻头的切削结构具有很高的抗磨损和承载能力，其使用寿命较长，尤其是破碎硬的、研磨性高的地层，如隧石、石英岩等，效果更好。
这种钻头适用地层范围广，已在石油钻井得到了广泛的应用。
目前国内外常用的镶齿钻头的硬质合金齿齿形有十多种，如球形、尖卵形、圆锥形、楔形、勺形、锥勺形、偏顶勺形、边楔形、平顶形等等，如图4－2所示。
针对不同的地层、不同的岩性，要选择不同齿形的钻头。
楔形齿，齿呈楔子状，对地层具有切削、挖掘作用。
其齿顶角有60°、65°、70°、75°、90°等，适用于软至中硬地层。
齿顶角越大，适用的地层越硬。
球形齿的端部是个半圆形球面，耐磨性最好。