钻头选择和使用

钻头选择和使用

1、硬质合金钻头的选择

胶结性的砂岩、黏土亚黏土、泥岩以及风化岩层、遇水膨胀或缩径地层宜选用肋骨式硬质合金钻头或刮刀式硬质合金钻头;可钻性3-5级的中、弱研磨性地层,铁质、钙质岩层、大理岩等宜用直角薄片式钻头、单双粒钻头或品字形钻头;研磨性强、非均质较破碎、稍硬岩层,如石灰岩等宜用负前角阶梯钻头;软硬不均、破碎及研磨性强的岩层,如砾石等宜用大八角钻头;砂岩、砾岩等选用针状合金钻头。常用硬质合金取心钻头及其适用范围见表6-1。

2、金刚石钻头的选择

金刚石钻进适用于中硬以上岩层。一般聚晶金刚石、金刚石复合片、烧结体钻头适用于3~7级岩层,单晶孕镶金刚石钻头适用于5~12级完整和破碎岩层,天然表镶金刚石钻头适用于4~10级完整岩层。不同类型金刚石钻头的选用见表

6-2。

金刚石钻头主要参数及结构要素与钻头选择如下:

（1）钻头唇面形状。中硬、中等研磨性的岩层,宜选用平底形唇面或圆弧形唇面;坚硬且研磨性高的岩层,可用半圆形唇面;对复杂、破碎不易取得岩心的地层,可选用阶梯底喷式唇面;坚硬、致密易出现打滑的岩层,可选用锯齿形唇面。金刚石取心钻头唇面形状及适用地层参见表5-29。

(2)胎体硬度。岩石的研磨性越强或硬度越低,则钻头胎体的硬度应越髙；反之,岩石的研磨性越弱或硬度越高,则钻头胎体的硬度应越低。不同岩层推荐胎体硬度及耐磨性参见第5章表5-35。

(3)金刚石浓度。岩石硬度越高或研磨性越弱,则钻头金刚石浓度应越低;反之,岩石硬度越低或研磨性越强,则钻头金刚石浓度应越髙。人造孕镰金刚石钻头在不同岩层推荐的金刚石浓度值参见表5-39。

(4)金刚石粒度。若石的研磨性越强,硬度越高,则要求钻头的金刚石颗粒应越小,最好用孕镶钴头;岩石硬度越低,研磨性越弱,则要求钻头的金刚石夥粒应越大。孕镶金刚石钻头推荐粒度参见表5-40,表镶金刚石钻头推荐粒度参见表

5-41。

3、钻头的合理使用

(1)按照相关标准严格检查钻头与扩孔器,将符合要求者按钻头与扩孔器外径先大后小的次序排队编组轮换使用,同时亦应先用内径小的,后用内径大的在轮换过程中,应保证排队的钻头、扩孔器都能正常下到孔底,以避免扫孔残留岩心。

(2)钻头与扩孔器的合理配合尺寸,一般是扩孔器外径比钻头外径大0.3

0.5mm,坚硬岩层不得大于0.3mm

(3)为可靠地卡取岩心而又不造成岩心堵塞,必须注意钻头内径、卡簧内径和岩心直径三者之间的相互配合尺寸。一般卡簧的自由内径应比钻头内径

0.3~0.5mm,卡簧应在上一回次岩心上测试,以不脱落、不卡死为宜。

(4)新钻头到达孔底后,应进行“初磨”,即轻压(正常钻压的1/3),慢转00rmin 左右),钴进10min左右,再采用正常参数继续钻进。

(5)不宜用新钻头扫孔和清除残留岩心

(6)提钻后必须用游标卡尺精确测量钻头内外径、扩孔器外径、岩心直径及孕镶钻头工作层高度,并做好记录,以此作为下个回次选择钻头尺寸的依据。

(7)为钻头使用创造良好的工作条件:

①孔底平整、孔内清洁。

②发现孔壁有探头石,孔底有硬质合金碎屑、胎块碎屑、脱落的金刚石颗粒、金属碎屑、脱落岩心、掉块等,要立即采用冲、捞、捣、抓、粘、套、磨、吸等方法打捞和清除干净。

③换径和下套管前,必须将残留岩心除净,做好孔底的清理和修整工作。换径和下套管后,必须用带导向钻具和锥形钻头钻进。第一回次的小径岩心管应距短些(0.5m左右),小径钻进3-4m后转入正常钻进。

④在复杂地层使用双管钻具时,下钻前严格检查钻具水路是否畅通、单动部分是否灵活、内外岩心管是否平直、螺纹连接是否拧紧等。

(8)钻头出现以下情况时,不得再下人孔内

①表镶钻头内外径尺寸较标准尺寸磨耗0.2mm以上,孕镶钻头内外径尺寸较标准尺寸磨耗0.4mm以上。

②表镶钻头出刃尺寸超过金刚石颗粒直径1/3。

③表镶钻头有少数金刚石脱落,挤裂或剪碎。

④钻头出现异常磨损。

⑤钴头水口和水槽高度严重磨损。

⑥胎体有明显裂纹、掉块及唇面出现沟槽、微烧、台阶或被严重冲蚀。

⑦已磨钝或胎体性能与岩层不适应、钻速明显下降的钻头。

⑧钻头体变形,螺纹损坏。

(9)硬质合金钻头内外径要符合要求。超出内外刃的焊料应予以清理,出刃要一致。

(10)硬质合金钻头切削具磨钝、崩刃、水口减少时,应及时修磨,以备再用。