第一章钻头岩石性质

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三牙轮钻头工作原理

在石油钻井中，牙轮钻头能适应各种地层的钻井，是主要的破岩工具之一。

牙轮钻头在井底工作时的运动状态和受力状态是相当复杂的。

国内外对牙轮钻头的工作原理，无论在理论研究或者实验研究方面都作了大量的工作，这些研究成果为钻头的设计使用提供了依据。

三牙轮钻头在井底的运动，决定牙轮与牙齿的运动，也就直接决定牙齿对地层岩石的破碎作用。

因此，在了解钻头破碎岩石的工作原理之前，首先应了解钻头在井底的运动。

一、钻头的公转钻头牙轮绕钻头轴线作顺时针方向旋转的运动简称为钻头的公转。

钻头公转的速度就是转盘或者井下动力钻具的旋转速度。

钻头公转时，牙轮绕钻头轴线旋转，牙轮上各排牙齿绕钻头轴线旋转的线速度不同，外排齿的线速度最大。

二、钻头的自转钻头旋转时，沿着从牙轮底平面到牙轮尖部的方向看，牙轮绕自身的轴线作反时针方向的旋转称自转。

牙轮的转动是岩石对牙齿的吃入破碎作用产生反作用的结果。

牙轮自转转速的影响因素有公转转速、钻头结构、齿面结构、钻井参数和岩石性质等。

普通情况下，牙轮自转的转速比钻头公转的转速快。

把牙轮自转转速与钻头公转转速之比称为轮头比，轮头比的值普通在 1--1.5 之间。

三、钻头的纵振(轴向振动)钻头工作时，对一个牙轮而言，牙齿与井底的接触是单齿、双齿交替进行的。

单齿着地时，牙轮的轮心处于最高位置，双齿着地时则轮心下降。

牙轮在转动过程中，轮心位置不断上下变换，使钻头沿轴向作上下往复运动，这就是钻头的轴向振动。

纵振振幅就是轮心的垂直位移，它与牙齿的齿高、齿距等钻头结构参数及岩性有关。

在软地层，牙齿吃入深、振幅小，硬地层则振动加剧。

振动的频率与牙轮齿数及牙轮转速成正比。

在旋转钻井中，钻头纵振频率普通为 100~500 次/min。

此外，由于井底不平，钻头产生振幅较大的低频振动。

据国外资料介绍，低频振动的振幅就是井底凹凸部份的高差，普通为 10mm 摆布，频率低于 50 次/min。

低频纵振对钻头是不利的因素，在硬地层中会造成跳钻。

钻井相关知识教程(详细)

• 4）、离心机 • 离心机有沉淀式、筛筒式、水力涡轮式、叠片式等多种类型，而在石油钻井中处理钻井液用的多数是前三种。 • 离心机主要用在加重钻井液中回收重晶石和清除细小固相及胶体，在非加重钻井液中清除钻屑，也可用离心机对旋流器排出的底流进行第二次分离，回收液相，排除钻屑。 • 离心机的处理量和分离粒度与其转速和容量有关。
• 3、固相含量高、滤失量大时，泥饼必然厚，摩阻系数增大，因而易引起井下复杂情况的发生。 • 4、固相含量高，钻井液的流变性难以控制，且流阻大，功耗多，钻井效率低。 • 5、含砂量大，易造成钻头、钻具等机械设备的磨损。 • 6、在固相含量高时，钻井液受外界影响大且敏感（如对温度、各种污染物等的影响变大）。
• ⑵除泥器。直径为100毫米和150毫米的旋流器称为除泥器。其处理能力是：在进料压力为0.2兆帕时不低于10和15立方米每小时。正常工作的除泥器能清除约 95％大于40微米的钻屑和约50％大于15 微米的钻屑。除泥器能除去12～13微米的重晶石，因此，不能用它来处理加重钻井液。在使用中，除泥器的许可处理量，应为钻井时最大排量的125％～150 ％。
• 3、放射性测井 • 是根据岩石和井内介质的核物理性质研究钻井剖面，寻找有用矿藏及研究油井工程质量的地球物理测井方法。其可分为探测伽马射线和探测中子的方法。 • 4、其它测井方法 • ⑴井温测井 • ⑵地层倾角测井 •
第二章钻井液基础知识
– 第二章、钻井液基础知识 –钻井液在钻井中的作用。 1、清洗井底，携带岩屑，保持井底清洁，保证钻头不断地破碎地层，使钻进不中断。 2、平衡地层中的流体（油、气、水）压力，防止井喷、井漏等井下复杂情况，保护油气层。 3、平衡岩石侧压力，并在井壁形成泥饼，保持井壁稳定，防止地层坍塌。

钻井工程试题及答案(第一章)

第一章试题及答案一、名词解释1. 岩石的塑性系数是怎样定义的？答：岩石的塑性系数是用来定量表征岩石塑性及脆性大小的参数。

塑性系数为岩石破碎前耗费的总功与岩石破碎前弹性变形功的比值。

2. 什么是岩石的可钻性？答：岩石的可钻性是岩石抗破碎的能力。

即一定钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。

3. 什么叫有效应力、有效上覆岩层压力、各向压缩效应？答：在“各向压缩效应”试验中，如果岩石孔隙中含有流体且具有一定的孔隙压力，这种孔隙压力的作用降低了岩石的各向压缩效应，这样，把岩石所受外压与内压之差称为有效应力。

上覆岩层压力和岩石内孔隙流体压力的差称为有效上覆岩层压力。

在三轴应力试验中，如果岩石是干的或者不渗透的，或孔隙度小且孔隙中不存在液体或者气体时，增大围压则一方面增大岩石的强度，另一方面也增大岩石的塑性，这两方面的作用统称为“各向压缩效应”。

4. 简述地下各种压力的基本概念答：地下压力包括静液压力h P 、上覆岩层压力Po 、地层压力p P 和基岩应力σ等。

静液压力是由液柱自身的重力所引起的压力，它的大小与液体的密度、液柱的垂直高度或深度有关。

地层某处的上覆岩层压力是指该处以上地层岩石基质和空隙中流体的总重力所产生的压力。

基岩应力是指由岩石颗粒之间相互接触来支撑的那部分上覆岩层压力，也称有效上覆岩层压力或颗粒间压力，这部分压力是不被孔隙水所承担的。

二、简答题1．简述地下各种压力的基本概念及上覆岩层压力、地层孔隙压力和基岩应力三者之间的关系。

答：地下压力包括静液压力h P 、上覆岩层压力Po 、地层压力p P 和基岩应力σ等。

静液压力是由液柱自身的重力所引起的压力，它的大小与液体的密度、液柱的垂直高度或深度有关。

地层某处的上覆岩层压力是指该处以上地层岩石基质和空隙中流体的总重力所产生的压力。

基岩应力是指由岩石颗粒之间相互接触来支撑的那部分上覆岩层压力，也称有效上覆岩层压力或颗粒间压力，这部分压力是不被孔隙水所承担的。

岩石的力学性质及其与钻头破碎机理的关系

岩⽯的⼒学性质及其与钻头破碎机理的关系岩⽯的⼒学性质及其与钻头破碎机理的关系体会：Ⅰ、钻头⼀般破岩过程：压⼊剪切⽛轮：（1）主要⽅式—冲击、压碎，作⽤来源：①静压，②冲击载荷（⽛齿交替接触井底）；（2）剪切作⽤，来源：①⽛齿吃⼊地层，楔形⾯对岩⽯的正压⼒与摩擦⼒合⼒，②主要来源：⽛轮滚动的同时产⽣⽛齿相对地层的滑动。

刮⼑：主要⽅式—剪切，辅以研磨和压碎PDC：主要⽅式—剪切，辅以研磨和压碎[1]P19:刮⼑和PDC钻头破岩是压⼊和剪切综合作⽤的结果，从⽽是破岩所需的纵向压⼒⼤⼤减⼩。

试验证明⼤约只相当于静压⼊破岩的1/6---1/4。

Ⅱ、可利⽤研磨性理论的⼀些结论解释如下现象：相对于泥岩，砂岩表⾯粗糙度⾼，摩擦⼒⼤，所以：PDC钻头钻遇砂岩时扭矩呈现⾼频⾼幅振荡⽛轮钻头扭矩增⼤但仍呈钻遇泥岩是的平直状。

Ⅲ、PDC⼑翼数量对扭矩的影响⼑翼数越多，扭矩越平稳；越少，扭矩波动越⼤。

原因：⼑翼数少，⼑翼钻头周期性接触井底波动越⼤，从⽽导致扭矩波动⼤。

实例：克深202井钻吉迪克第三套砂砾岩层，采⽤6⼑翼PDC，钻压10--12t，扭矩曲线平直；下部泥岩段，钻压10--12t，扭矩波动⼤11—16KN.m，扭矩曲线呈⾼频振荡。

地层可钻性分级、梯度规律地层可钻性梯度规律[3]①地层埋深越深越难钻，②年代越⽼越难钻由以下实例可知：地层可钻性梯度规律受埋深压实和成岩年代两种因素控制。

体会：浅部地层不存在特别难钻的地层。

如⼤北202井1324～3900m井段，对纯岩性地层钻时⼀致，含少量的砾⽯即可导致钻时上升。

3496.46～3783.23m 采⽤95/8″Power-V +16″M1665SSCR PDC 3685～3706m为褐⾊泥岩，钻时31～43min/m；3715～3723m为褐⾊含砾泥岩和含少量（5%左右）砾的褐⾊泥岩，钻时51～103min/m。

例：济阳凹陷①地层埋深越深越难钻，②年代越⽼越难钻古⽣界奥陶系地层，虽然由于造⼭运动上升⾄1800～2000m，但其平均可钻性为6.09，其深度与东营组相当，但其平均Kd值却⽐东营组⾼1倍多。

采矿工程专业教学大纲

贵州大学矿业学院采矿工程专业教学大纲贵州大学矿业学院采矿工程教研室目录《矿业系统工程》课程教学大纲 (1)《井巷工程》教学大纲 (3)《矿井通风网络图论》教学大纲 (6)《矿井通风与安全》教学大纲 (8)《矿井瓦斯防治》教学大纲 (10)《矿山电工》课程教学大纲 (11)《矿山压力及其控制》教学大纲 (13)《矿山岩石力学》课程教学大纲 (15)《流体力学》教学大纲 (17)《数据库》课程教学大纲 (19)《选矿概论》教学大纲 (21)《岩石力学实验》课程教学大纲 (23)《岩土力学实验》课程教学大纲 (26)《液压传动与采掘机械》教学大纲 (29)《运筹学》课程教学大纲 (32)《采煤学》教学大纲 (34)《非煤矿床地下开采》教学大纲 (36)《煤矿固定设备与运输机械》教学大纲 (38)《管理科学基础》教学大纲 (41)《计算机绘图》教学大纲 (44)《计算机网络》教学大纲 (46)认识实习大纲 (48)生产实习大纲 (50)生产实习收集资料参考提纲 (52)毕业设计收集资料参考提纲 (53)《毕业设计》教学大纲 (56)《毕业实习》教学大纲 (60)《矿业系统工程》课程教学大纲课程代码：课程名称：矿业系统工程/Mine System Engineer学时：36/2先修课程：《运筹学》、《工程数学》、《高等数学》、《计算机程序设计》，矿业系统工程是应用系统工程的理论去解决采矿实际问题，因此对采矿专业课中的基本理论及方法应掌握。

适用专业：采矿工程开课院（系）、教研室：矿业学院矿业工程教研室教材、教学参考书1）矿业系统工程，1990年，况礼澄主编，重庆大学出版社；2）采矿系统优化与模拟，1988年，王玉浚主编，中国矿业大学出版社。

以及《系统工程》的有关教材一、本课程设置的性质和任务随着运筹学、系统工程学和电子计算机技术的发展，矿井开采中许多生产技术问题，采用了系统优化和系统模拟的方法，以论证采矿系统的合理性和改进方向，如进行采区、矿井设计方案和主要参数的最优选择，安排保证正常生产的工作面和采区长期的、短期的接替计划等，本课程的开设在于为学生运用系统工程及运筹学的基本理论及方法去解决采矿实际问题引一条路。

岩石的物理机械性质对钻探工作的影响

岩石的物理机械性质对钻探工作的影响
岩石的物理机械性质对钻探工作的影响
(1)硬度：岩石的硬度是指岩石抵抗其它物体压入的能力，又叫抗压入强度。

它是影响钻进切入深度(或压入深度)的主要因素。

(2)强度：岩石强度是指岩石在各种外力(拉伸、压缩、弯曲和剪切力)作用下抵抗破碎的能力。

(3)弹性和脆性：岩石在去掉负荷后能恢复原来形状的特性称为弹性。

钻进具有弹性的岩石，弹性变形要消耗一部分能量，增加了钻进的困难。

岩石在外力作用下不下引起残留变形，即破碎的特性称为脆性。

(4)塑性：岩石在外力作用下改变了形状而不断裂的性质叫做岩石的塑性。

在钻进中塑性变形要消耗很大一部分能量，而且易产生糊钻、缩径等现象。

(5)研磨性：岩石磨损研磨材料的性能称岩石的研磨性或摩擦性。

岩石的研磨性对钻进的影响是摩擦力，它要消耗能量和使切削具磨损，大大影响钻头的有效工作时间。

(6)稳定性：岩石在有自由面(如孔壁)的情况下，不坍塌、不崩落的性质称为稳定性。

岩石的稳定性与岩石本身的结构有关，与冲洗液性能的关系也很大，在沉积岩中钻进，如果泥浆配制得不合适，就会造成孔壁坍塌或掉块现象。

- 1 -。

石油工程概论复习重点--钻井部分

石油工程概论复习重点—钻井部分题型：名词解释(20分)；判断题(20分) ；简答题(60分)绪论1、石油的定义：一种以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃性有机矿产，是以碳-氢化合物为主体的复杂混合物。

没有确定的化学成分和物理常数。

又称原油。

2、天然气的定义：与石油有相似产状的、通常以烃类为主的气体，指油田气、气田气、凝析气和煤层气。

甲烷成分CH4>80%3、石油工程的定义：石油工程是根据油气和储层特性建立适宜的流动通道并优选举升方法，经济有效地将深埋于地下油气从油气藏中开采到地面所实施的一系列工程和工艺技术的总称。

包括油藏、钻井、采油和石油地面工程等4、石油工程的任务：勘探发现具有工业油气流的含油气构造；制定合理的开发方案；进行合理的钻井设计和科学的钻井施工；制定采油工程方案，确定采油工艺技术；开发的动态监测与开发调整；采取有效措施，提高原油采收率5、石油工程的目标：经济有效地提高油田产量和原油采收率第一章岩石的工程力学性质1、岩石的类型：根据成因分为三类：岩浆岩、沉积岩、变质岩。

钻井中常遇到的是沉积岩2、岩石各向异性的概念：如果物体的某一性质随方向的不同而不同,则称物体具有各向异性岩石一般具有各向异性的性质。

如在垂直于或平行于层理面的方向上，岩石的力学性质（弹性、强度等）有较大的差异。

岩石的各向异性性质是由岩石的构造特点所决定的。

结晶矿物的定向排列、层理、片理、节理等使得岩石具有各向异性的特点。

3、不均质性: 如果物体中不同部分的物理、化学性质不同，称该物体是不均质的。

4、强度：岩石在外力作用下发生破坏时所承受的最大应力5、抗压强度—岩石单纯受压缩应力破坏时的强度6、岩石的硬度是岩石抵抗其它物体表面压入或侵入的能力7、硬度与抗压强度区别：前者只是固体表面的局部对另一物体压入或侵入时的阻力，而后者则是固体抵抗固体整体破坏时的阻力。

％地质储量采出的油气总量油气采收率＝100前者反映岩石颗粒的硬度，其对钻进过程中工具的磨损起重大影响；后者反映岩石的组合硬度，其对钻进时岩石破碎速度起重大影响8、塑性系数：岩石破碎前耗费的总功AF 与岩石破碎前弹性变形功AE 的比值9、应力应变曲线：主要掌握塑脆性10、影响岩石力学性质的因素：岩石结构；井底各种压力；载荷性质的影响11、岩石可钻性：指岩石破碎的难易程度，可以理解为在一定的钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。

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：

冲击凿岩原理

5,压模压入,并将破碎坑内碎体岩石挤出。压模压入时载荷突然下降,压模停
止压入时载荷将再重新回升。当回升到原来的载荷后,若再继续增大载荷,就会产
生第二个破碎循环,增大压模压入的深度和破碎坑的体积。
上述破碎机理说明,压模压入的深度不是随着载荷的增大而连续增加的,而是
跳跃性的。但为使问题简单起见,近似认为压入深度随载荷增大而正比增加。因
2Ek cv e e u
0
b0 Bp

Gb 2G p
1

K B 0 b 2 E b
式中 E--- 钻杆材料的弹性模量,kg/cm3;
ωb---钻杆断面积,cm2
v0---活塞冲击钻尾时的速度,cm/s;
Gb---钻杆加钻头重量,kg;
Gp---活塞重量,kg;
ιb---钻杆长度，厘米。
图16-38为钻速与岩石弹性模量之间的关系。因弹性模量与岩石坚固性有关, 所以该图也反映了钻速与岩石坚固性之间的关系。
2.凿岩钻机的结构参数和性能参数。除活塞重量、冲击频数和冲击速度 (单位时间内的冲击能量决定于这些参数)直接影响凿速外,活塞形状、冲击速度和每冲击一次的转动角度还影响凿碎功比耗,从而间接影响钻速
E V d K C e e
8n
2
V2 2
b
0
2 b
a
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2
B
p

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b p

1

K B 0 b 2 2 E b
E V d K C e
8n
2
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2
b
0
2b a
0
2
Bp
G b Gp

2.穿爆

YZ series drills are suitable for iron mines with rock hardness of f4~20, Non-ferrous and ferrous mines. YZ Blast Hole Drill has the following characteristic: 1. Dragged by electric power, 6KV and /or 3KV voltages are available for option. 2. DC. Motor is applied on swivel, hoist of drill bit and propel of drill. Three kinds of speed regulating systems are available for option, they are: Motor-generating set dragging; Silicon controlled, stepless regulating; DC speed regulating system with digital intelligent resulting in simple operation, maintenance and reliable in work.
在雨中连接导爆管
作用原理（1）应力波叠加作用
后爆药包处于预应力状态。
（2）增强自由面作用（3）克服应力降低区
相邻炮孔齐发爆破，应力波作用线相交呈直角时，单元体内径向压应力刚好与另一孔引起切向拉应力抵消。
逐孔微差爆破工艺孔内用两发高精度延时导爆管雷管，地表采用高精度延时导爆管雷管，地表导爆管由联接块连接孔内导爆管，从而实现孔内微差。

《钻探工艺学》课程教学大纲

《钻探工艺学》教学大纲课程编号：632019课程名称：钻探工艺学课程英文名称：Drlling Technology课程类别：专业教育课程课程性质：必修学时（理论+实践）：48学时（40+8）学分：3开课学期：第五学期选用教材：鄢泰宁主编，《岩土钻掘工艺学》，中南大学出版社，2013.4主要参考书：1、汤凤林主编，《岩心钻探学》，中国地质大学出版社，2009.102、屠厚泽主编，《钻探工程学（上册）》，中国地质大学出版社，1988.13、李世忠主编，《钻探工艺学（上册）》，地质出版社，1992一、中英文课程简介：钻探工艺学课程系统介绍了岩心钻探所用的钻进方法、钻进工艺及钻探工程质量，主要内容包括：岩石性质及其破碎机理、岩心钻探钻具、硬质合金钻进、金刚石钻进、钢粒钻进、冲击回转钻进、岩矿心采取、钻孔弯曲及定向钻进。

The curriculum of Drilling Technology introduces the drilling methods, drilling technique and drilling engineering quality used for rock core drilling.The main content includes rock properties and fragmentation mechanism, drilling tools for coring, hard metal drilling method, diamond drilling method, steel shot drilling method, rotary percussive drilling method, rock and mineral core drilling, borehole deviation and directional drilling, etc.二、课程目的、性质与任务钻探工艺学是地质工程专业本科生必修的一门专业主干课。

第一节钻头

布齿原则：（1）转一周牙齿全部破碎井底，不留下未被破碎的凸起；（2）牙轮在重复滚动时应使牙齿不落入别的牙齿的破碎坑内；（3）牙齿磨损均匀。
牙轮布置方案
（1）非自洗无滑动布置：各牙轮牙齿齿圈不嵌合，单锥、不超顶，不移轴，用
于硬地层；（2）自洗不移轴布置：
各牙轮牙齿齿圈相互嵌合，副锥、超顶，不移轴，用于中硬地层；（3）自洗移轴布置：
（3）金刚石钻头类型(按金刚石材料分) 1）天然金刚石钻头 2）聚晶金刚石复合片钻头(PDC) 3）热稳定聚晶金刚石钻头(TSP)。
刮刀钻头（drag bit）
牙轮钻头（cone bit）
金刚石钻头（diamond drill bit）
ＰＤＣ钻头
ＰＤＣ双心钻头
ＴＳＰ钻头
(二）三类钻头的使用率
刮刀钻头主要以切削作用破碎地层。破碎塑性岩石过程：
在钻压W 作用下，刀翼容易吃入地层；刃前岩石在扭转力T 的作用下不断产生塑性流动。
这和车刀切削软金属的过程类似。
（三）刮刀钻头的应用
刮刀钻头制造工艺简单，成本低；刮刀钻头适用于软地层，钻速快，每米钻进成本低；刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜；刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备；刮刀钻头目前逐渐被PDC钻头取代。
密封圈
滚密柱封
圈止推
台阶
滑动摩擦衬套滑动摩擦副
③根据轴承副的结构（大轴承）分类：滚动轴承和滑动轴承两大类。
滚动轴承的结构形式： a.“滚柱—滚珠—滚柱—止推” b.“滚柱—滚珠—滚珠—止推”
滑动轴承的结构： a.“滑动—滚动—滑动—止推” b.“滑动—滑动—滑动—止推”
4．储油润滑密封系统
牙轮钻头使用约占总进尺的80%左右，其次是金刚石材料钻头，刮刀钻头很少用。

钻头知识2010.8

钻头简述
钻头单位进尺成本：
式中 C=[Cb-Cr(T+Tt)]/H C-单位进尺成本，元/米 Cb-钻头成本，元 Cr-钻机作业费，元/小时 T -钻头纯钻进时间，小时 Tt-起下钻时间，小时 H-钻头总进尺，米
第二章钻头的分类
钻头
牙轮（取心）金刚石（取心）
刮刀（取心）
钻头的分类
一、牙轮钻头的分类： 1、按工作牙轮数量分为：单牙轮，两牙轮，三牙轮，四牙轮钻头等。 2、按切削材质可分为：铣齿（钢齿）和镶齿牙轮钻头。 3、按用途可分为：钻进用牙轮钻头、取芯用牙轮钻头和其它用牙轮钻头。
第六章
取芯钻头
一、取芯钻头的结构取芯钻头的结构 2010.8.doc
第七章
钻头事故预防及处理
一、钻头事故预防 1、按照井下实际情况并结合邻井实钻正确选择钻头类型； 2、严格按照钻头的机械性能，确定合理的钻压、转速值； 3、及时掌握机械钻速、扭矩和泵压等钻井参数的变化。
第七章
第四章
金刚石钻头
（4）下钻要慢，安全通过转盘、防喷器、井眼中不规则的台阶。“狗腿”、缩径段，保护好切削齿。下到最后一个单根时，应开泵并旋转循环，消除岩屑及沉砂。（5）钻头接触井底后，应以低转速（50~60r/min）和低钻压（10~20kN）钻进 0.5m左右，完成新井底造型。（6）做好钻速试验，即固定钻压，改变转速，或固定转速，改变钻压，使钻压和转速合理匹配，以获得最高机械钻速钻进。
钻头的分类
三、刮刀钻头的分类： 1、按刮刀片（刀翼）分类：二、三、四等刮刀钻头。 2、按切削材料分类：硬质合金和聚晶金刚石刮刀钻头。 3、按用途分类：全面钻进用、取芯用和其它用刮刀钻头。

钻头的使用与钻井的关系

钻头的使用与钻井的关系地层岩性、井段位置、井身结构等不同情况都会影响钻头的使用，要根据钻井的参数和情况，合理选择和使用钻头。

目前油用钻头市场已不再混乱而变得规范有序，市场竞争向产品差异性和品牌、售后服务的竞争方向发展。

市场竟争力两大基石之一，钻头技术服务的作用将会越来越显著。

一、钻头使用资料收集内容1、地层岩性地层的岩性和软硬不同，岩石破碎机理不同，造成钻头失效的形式也各异。

我国各油田钻井中常见的地层岩性，其岩石物理机械性质均有测定。

根据现场收集的地层岩性及每米岩性钻时记录，进行地层岩石的硬度、塑性、脆性、研磨性和可钻性分析，对照钻头的失效形式，确认钻头选型及使用是否合理。

2、井段位置在地壳中处于不同位置的岩石，其岩石的机械性质变化很大。

埋藏较深的岩石，处于多向压缩应力状态，使岩石孔隙减小，强度增加。

上部井段一般岩石胶结疏松、质软，钻头转速高、钻压低。

下部井段一般岩石质硬、研磨性大，钻头转速低、钻压高、使用时间长。

根据收集的井段位置及每米岩性钻时记录，分析地层岩石的硬度、塑性、脆性、研磨性和可钻性特点，对照钻头的失效形式，确认钻头选型及使用是否合理。

3、井身结构不同的井身结构，对钻头的尺寸、型号和使用等均有特殊要求。

如造斜钻头一般要求带修边齿或保径结构，使用要求高转速、低钻压等。

收集井身结构及钻头选型、使用参数等资料，根据钻头失效的形式，确认钻头选型及使用是否合理。

4、钻井参数钻压和转速的确定，既决定着钻头破碎岩石的效率，又影响到钻头牙齿、轴承的磨损。

浅井、软地层，钻头以剪切作用为主，一般采用高转速、低钻压。

中硬地层，钻头产生剪切、冲击、压碎综合作用，一般采用中等转速和中、高钻压。

深井、硬地层，钻头以压碎、冲击为主，一般采用较高钻压、低转速。

钻井参数的合理选择，很大程度上决定了钻头的失效形式。

收集班报表和指重表记录，分析所用钻井参数及其变化，根据钻头失效形式确定使用的合理性。

5、泥浆性能喷射钻井要求泥浆具有：比重、粘度、塑性粘度、动切力。

岩石破碎学(第一讲)

1.3.1、变形特性
（deformation properties）
外力作用下，岩石发生变形，随着载荷的不断增加,变形不断发展，最终导致岩石破坏。变形和破坏是载荷作用下岩石性能变形的不同阶段。岩石变形有两种情况:
• 弹性变形（elastic deformation），又称可逆变形（reversible deformation）,外力撤除后岩石的外形和尺寸完全恢复原状。
岩石的内聚性: 岩石内部颗粒联系的紧密和强弱程度. 按内聚性的大小岩石可分为三类: 坚固的岩石: 对于具有晶体结构的岩石,岩石往往沿晶粒接触面而破坏.钻进这类岩石时,一般孔壁稳定; 粘结的岩石: 粘土质岩石, 具有较高塑性、较低强度和不大的研磨性，易缩径、垮塌和卡钻，因此通常采用低失水量的泥浆或对孔壁缩径无影响的冲洗液；松散的岩石：这类岩石包括砂和砾石。钻进时孔壁不稳定，应下套管或采取其它有效措施。
第一章岩土钻进过程与破碎机理
• 1.绪论 • 2.岩石的基本知识 • 岩石、矿物、元素、结构、构造、晶体、层理、片理 • 3.岩石的机械性质 • 弹性、塑性、强度、硬度、研磨性、可钻性 • 4.影响岩石机械性质的因素 • 5.岩石的强度理论 • 6.不同破碎条件下岩石的破碎机理 • 7.岩石力学性质的测试
岩浆岩：内力地质作用的产物，系地壳深处的岩浆沿地壳裂隙上升冷凝而成。
沉积岩：在地表条件下母岩风化剥蚀的产物，经搬迁、沉积和硬结等成岩作用而形成的岩石。组成沉积岩的物质成分有颗粒和胶结物两大类。
变质岩：沉积岩或变质岩本身在地壳中受到高温高压及化学活动性流体的影响而变质形成的岩石（原岩成分和变质岩特有的，如石墨、滑石，蛇纹石，硅灰岩等）。
• 滑动速度(有临界值,之前磨损率增长小,之后增长很快,与温度有关)