钻头基本知识和选型(技术员培训)
煤矿井下定向钻进技术培训系列----钻头
支柱形钻头
平角刮刀钻头 图6.1.8 全面钻头
弧角刮刀钻头
2. 金刚石复合片钻头
（1） 主要产品类型
a) 全面钻头-定向钻头
窄保径反切
宽保径
七齿
图6.1.9 定向钻头
八齿
合理选型：煤层建议选用窄保径、七齿定向钻头； 岩层建议选用宽保径、八齿定向钻头。
2. 金刚石复合片钻头
（1） 主要产品类型
b) 取心钻头
（胎体性能稳定、生产效率低、模 具成本高）
2、无压烧结成型
（胎体性能不稳定，生产效率高）
3、冷压烧结成型
（先成型后烧结，适合结构简单的 批量产品，生产效率高）
2. 金刚石复合片钻头
（1） 主要产品类型
a) 全面钻头 b) 取心钻头 c) 套铣打捞钻头 d) 扩孔钻头 e) 锚杆钻头 f) 石油（煤层气）钻头
图6.1.33 冲击锤头（潜孔锤头）
3. 硬质合金钻头
（2）硬质合金钻头碎岩机理及适用性 a) 回转切削机理
图6.1.34 回转切削示意图
特点：
中等转速、低钻压；低成本；
切削碎岩，钻进效率高。
适用性：
软（1-4级）煤层、沙土层 等—中硬地层（4-6）泥岩、 页岩等
3. 硬质合金钻头
（2）硬质合金钻头碎岩机理及适用性 b) 冲击回转机理
d) 多级组合防突扩孔钻头
图6.1.15 多级组合防突钻头
图6.1.16 组合防突钻孔示意图
2. 金刚石复合片钻头
（1） 主要产品类型
e) 锚杆钻头
半片型
整片型
图6.1.17 锚杆钻头
2. 金刚石复合片钻头
（1） 主要产品类型
f) 石油（煤层气）钻头
技术员讲义-钻头
(3)结构及组成 (3)结构及组成 牙轮钻头的基本组成是钻头体。 牙轮钻头的基本组成是钻头体。巴掌 牙爪）、牙轮、轴承、水眼（喷嘴）、 ）、牙轮 ）、储 （牙爪）、牙轮、轴承、水眼（喷嘴）、储 油密封润滑系统。 油密封润滑系统。
三牙轮钻头
a.钻头体与巴掌 a.钻头体与巴掌 钻头体上部车有螺纹与钻具相连， 钻头体上部车有螺纹与钻具相连，下 部带有三个巴掌与牙轮的轴颈相连， 部带有三个巴掌与牙轮的轴颈相连，起支 撑牙轮的作用。 撑牙轮的作用。钻头体的底端中部镶焊水 眼板或安装喷嘴。 眼板或安装喷嘴。根据钻头体与巴掌的连 接情况可将其分为有体式和无体式钻头。 接情况可将其分为有体式和无体式钻头。
牙齿的排布方式。 牙齿的排布方式。牙齿在轮壳上的 排列布置方式是影响钻进效率的重要因 素。布齿时首先保证钻头每转一圈牙齿 全部破碎井底， 全部破碎井底，不留下未被破碎的凸起 部分。根据岩性不同牙轮上 齿圈的排列 部分。 有自洗式和非自洗式。 有自洗式和非自洗式。
非自洁式又称重叠式， 非自洁式又称重叠式，其特点是各牙轮 上可任意布置齿圈，不受相邻牙齿的影响， 上可任意布置齿圈，不受相邻牙齿的影响， 故可加密齿圈。重叠式牙轮钻头适应于硬及 故可加密齿圈。 研磨性较高的地层。 研磨性较高的地层。 牙齿的加硬。钻进中， 牙齿的加硬。钻进中，在钻头破碎岩石 的同时牙齿逐渐被磨损， 的同时牙齿逐渐被磨损，影响牙齿磨损的主 要因素是地层岩石的研磨性、钻井技术参数、 要因素是地层岩石的研磨性、钻井技术参数、 牙齿材料与齿形、加工工艺技术等。 牙齿材料与齿形、加工工艺技术等。
齿尖角
齿尖角是牙齿横断面上两边界的夹角。 齿尖角是牙齿横断面上两边界的夹角。 为了利于吃入地层，其值应小些， 为了利于吃入地层，其值应小些，但太小则 影响强度。一般软地层阻力小， 影响强度。一般软地层阻力小，强度要求不 为了加快钻速，齿尖角应比硬地层小些。 高，为了加快钻速，齿尖角应比硬地层小些。 o o 齿尖角的常用范围，软地层为38 齿尖角的常用范围，软地层为38 －40 ；中硬 o o o o 地层为40 硬地层为42 地层为40 －42 ；硬地层为42 －45 。
Part II--钻头选型解析
９．钻头期望值
➢ 钻头使用目的； ➢ 机械钻速； ➢ 钻头进尺．
１０．经济评价
Cb + Cr (Tb + Tc + Tt) Ｃf＝
H ➢ Cf-----每米钻井成本； ➢ Cb----钻头价格； ➢ Cr----钻机日作业费； ➢ Tb----纯钻进时间； ➢ Tc----辅助时间； ➢ Tt-----起下钻时间； ➢ H------钻头进尺．
200
400
600
800
TRQ (kn.m )--S91JT5737 0 5 10 15 20
200
400
600
800
FR (l/min)--S91JT5737 320 340 360 380 400 00000 200
400
600
800
1000
1000
1000
1200
1200
1200
1400
1400
泥 面：35.00m
20"隔水导管入泥45m 9-5/8"套管前置浆返至13-3/8"套 管 鞋 上 下 至 少 各 100m 17-1/2"井眼：205.00m 13-3/8"套管：200.00m
水泥返高1100m
12-1/4"井眼@1752米 9-5/8"套管@1750米
8-1/2"井眼1750－2205米 8-1/2"分支井眼100－150米
1. 地层岩性－－地层变性
地层较深的泥岩地层，在大钻压下， 机械钻速低于1.5米／小时，如果静液 柱压力＞6500 psi 时，将产生塑性， 岩屑又长又细． 即： 井眼垂深（英尺）Ｘ泥浆密度（磅／ 加仑）Ｘ0.052 ＞＝6500 psi
钻头怎么选 钻头选型方法【老师傅干货】
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但不同的作业环境我们选取的钻头种类也不同，常用的钻头主要有麻花钻、锪钻、中心钻和深孔钻。
扩孔钻和锪钻虽不能在实体材料上钻孔，但习惯上也将它们归入钻头一类。
麻花钻是应用广的孔加工刀具。
通常直径范围为0.25～80毫米。
它主要由工作部分和柄部构成。
工作部分有两条螺旋形的沟槽，形似麻花，因而得名。
标准麻花钻的切削部分顶角为118，横刃斜角为40°～60°,后角为8°～20°。
麻花钻的柄部形式有直柄和锥柄两种，加工时前者夹在钻夹头中，后者插在机床主轴或尾部的锥孔中；一般麻花钻用高速钢制造。
深孔钻通常是指加工孔深与孔径之比大于6的孔的刀具。
常用的有枪钻、BTA深孔钻、喷射钻、DF深孔钻等。
扩孔钻有3～4个刀齿，其刚性比麻花钻好，用于扩大已有的孔并提高加工精度和光洁度。
锪钻有较多的刀齿，以成形法将孔端加工成所需的外形，用于加工各种沉头螺钉的沉头孔，或削平孔的外端面。
中心钻供钻削轴类工件的中心孔用，它实质上是由螺旋角很小的麻花钻和锪钻复合而成，故又称复合中心钻。
模具制造业的钻削加工在几个关键要素上往往与常规钻削有所不同。
首先，在不规则表面上钻孔的情况很常见；其次，该行业所用的工件材料通常比常规材料更难加工。
为了成功应对这些加工特点，需要采用具有针对性的加工策略。
无论是使用可转位刀片式钻头、可换钻尖式钻头，还是整体硬质合金钻头乃至高速钢钻头，在不规则表面上钻孔或进行断续切削都有可能出现问题，这是因为加工表面越不规则，钻头挠曲变形的可能性就越大。
钻工培训知识点总结
钻工培训知识点总结1. 钻井原理和流程钻井是一项复杂的工程，需要根据地质条件和钻井目标选择合适的钻井方法和工艺。
钻井的基本流程包括井口准备、钻井设计、钻井施工、固井和完井。
钻井原理涉及到地层压力、流体力学、钻头工作原理等知识，钻工需要了解这些知识来指导实际的操作。
2. 钻井设备和工具钻井设备和工具是钻工工作的关键，包括钻机、钻头、扩孔器、泥浆循环系统等。
钻工需要了解各种设备和工具的使用方法、结构原理和维护保养知识，确保设备正常运转和工作安全。
3. 钻井技术钻井技术是钻工必须掌握的核心知识，包括钻井动力、转速、进给速度、排渣方式、压裂技术、井眼防塌等。
钻工需要掌握不同井型、不同地质条件下的钻井技术，以及处理钻井过程中的各种意外情况的应对方法。
4. 安全生产钻工是一个高风险行业，安全生产是最重要的。
钻工培训应包括安全技术规范、安全操作流程、事故应急处理等方面的知识，提高钻工的安全意识和应对突发事件的能力。
5. 环境保护钻井过程中会产生大量的废水、废渣和废气，对环境造成污染。
因此，钻工需要了解环境法规和政策，采取环保措施，减少对环境的影响。
6. 质量管理钻井工程的质量与井筒的稳定性、完井后的产油效果直接相关。
因此，钻工需要了解质量管理的方法和技术，确保钻井工程的质量符合要求。
7. 管理技能作为一名钻工，除了技术知识，还需要具备一定的管理技能。
包括团队管理、沟通协调、问题解决、资源调配等方面的知识和技能。
8. 专业知识钻工还需要了解地质学、化学、工程力学、石油勘探等专业知识，以便更好地理解钻井工程的相关内容。
以上便是关于钻工培训的一些知识点总结，希朝对钻工培训感兴趣的朋友有所帮助。
钻头基本知识和选型(技术员培训)
钻头基本知识和选型
Technology Development Centre ( EOTDC).Southwest.Drilling company of Zhongyuan Petroleum Engineering Co.Ltd Sinopec
量的问题。
使用环境因素对钻头性能的影响
影响PDC钻头机械钻速的因素： 钻头本身的因素和使用环境因素 钻头本身因素（或内因）包括：
钻头选型 PDC钻头对地层相对比较敏感，根据地层情况选择合适的钻头 型号或根据地层情况进行针对性的设计钻头，是非常重要的，也是PDC 钻头能否取得较好经济指标的前提和关键。
钻井工程数据
– 井身结构 – 井眼轨迹 – 泥浆性能 – 钻具组合 – 钻井参数
邻井钻头使用资料
岩石力学分析及应用
常用测井方式、代码和单位
测井代码 DT, DTc RHOB, DEN GR, GRc Pe CAL RES S-POR，S-PORc D-POR，D-POR N-POR ND-POR UCS-psi CCS-psi
钻头设计参数和制造工艺； 切削齿性能及质量；
使用环境因素对钻头性能的影响
使用环境因素包括：
地层岩性和压实强度； 使用的钻井参数；包括钻压、转速和排量等。
✓ PDC的刚脆性要求钻头旋转要平稳、减少振动，钻具组合时最好加上减振器， 减少振动，防止跳钻和溜钻；
✓ PDC的热敏性要求选择合适的排量，以达到清洗和冷却切屑齿。通过水力参 数计算，一般选择的排量要求钻头喷嘴的射流冲击力要达到40米/秒以上，钻 头比水马力要达到1.5马力/in2以上，以满足清洗岩屑和冷却PDC的要求，泥 浆环空最低返速达到0.6-1米/秒。
勘探钻头知识点总结图
勘探钻头知识点总结图一、引言勘探钻头是石油勘探开采中的重要工具，用于在地下进行钻孔，以获取地下岩石及矿石等地质信息。
其作用是传递钻进动力、传递旋向力、清除钻孔边界岩屑和冷却孔内钻头，并传递岩屑和钻井液到地表。
本文将对勘探钻头的结构、分类、工作原理及应用进行详细的总结，以供相关专业人员深入了解和学习。
二、结构1. 钻头外壳钻头外壳是勘探钻头的外部保护层，起到减少钻头与地层摩擦，减少磨损的作用。
外壳通常由硬质合金制成，具有很高的耐磨性和强度。
2. 钻头身钻头身是钻头的主体部分，通常由坚固的合金钢或硬质合金材料制成。
其上设有切削结构，用于切削地层岩石。
3. 钻头结构钻头结构是勘探钻头中最为重要的部分，包括切削结构、导向结构和连接结构。
切削结构通常由刀片、钻头体和切削面等组成，用于切削地层岩石。
导向结构是用于控制钻头方向的部分，通常包括平面导向结构和弯曲导向结构两种。
连接结构是用于连接钻头与钻柱的部分，通常包括旋转接头及其密封部分。
三、分类根据钻头切削方式和工作环境的不同，勘探钻头可以分为多种类型，主要包括：1. 钻头按切削方式分类（1）拋采钻头：适用于软岩层，用于快速穿透，具有较强的冲击力和穿透性。
（2）钻压式钻头：适用于硬岩层，用于较慢穿透，具有较强的剪切力和耐磨性。
2. 钻头按工作环境分类（1）空气冲击式钻头：适用于露天开采及岩溶地质条件下的钻井。
（2）液压式钻头：适用于地下水位较高的钻井场合。
（3）钻插式钻头：适用于湿法钻井。
四、工作原理勘探钻头是通过钻台的旋转和推进，利用钻头本身的重量和旋转力在地层中进行切削，使岩石碎屑和钻井液一起上升至井口。
其工作原理主要包括冲击力、旋转力和制动力。
1. 冲击力冲击力是由钻头的下压重量和地层反力产生的，用于切削地层岩石。
在拋采钻头中，冲击力是由拋控器或拋泵提供的。
2. 旋转力旋转力是由钻台产生的，通过钻柱传递给钻头，用于使钻头旋转并切削地层岩石。
3. 制动力制动力主要由钻头与地层的摩擦力提供，用于保持钻头钻进的稳定性。
《钻头基本知识》PPT课件
尖卵形、圆锥形齿，既有凿击和压碎作用，也有刮削和挖 掘作用，其抗磨能力及强度都比楔形齿高，适用地层较广，在 中硬地层使用效果最好。
镶齿牙轮钻头
镶齿牙轮钻头
勺形齿齿形如勺子，切削地层时，靠向内凹的勺形面 挖掘、刮削作用破岩。这种齿形改善了牙齿的受力状况， 既提高了破岩效率，又增加了齿的强度，能在极软至中 软地层中高效率地破岩。
PDC钻头的选择
① 根据钻井方式选择钻头：直井应选择钻速快、寿 命长的钻头；定向井选择造斜或稳斜性能好、适合 于配井底马达的高转速钻头。
② 根据地层情况选择钻头：包括所钻地层的类型、 硬度、岩性等。
③ 根据钻井条件选
PDC钻头冠部轮廓形状有抛物线型、圆形和锥形三种， 其中：
⑷掉牙轮
转盘负荷增大，转盘链条严重跳动，停转盘打倒车； 蹩钻严重；指重表指针来回摆动；钻速明显下降或 无进尺；上提钻具变换方向下探方入有变化，高差 约为一牙轮高度。
⑸牙齿磨（脱）光
转盘负荷减轻；方钻杆无蹩跳；钻速明显下降或 无进尺；指重表指示平稳无摆动；泵压正常。
⑹钻头泥包
转盘负荷增大有蹩跳现象；钻速下降；上提钻具 有不同程度的挂卡；泵压上升，严重时蹩泵
滑动轴承结构图
滑动轴承
滑动轴承可用各种密封圈作径向或者端面密封。与滚动轴 承相比，滑动轴承的承压面积大，接触疲劳应力小，使用寿命 较长。在常规的转速条件下，滑动轴承能承受更高的钻压。但 除金属密封滑动轴承外，普通滑动轴承的转速范围一般在 60～140r／min，比滚动轴承低。
除了前面所谈的两种结构形式的滑动轴承外，瑞德工具 公司还研制出了一种新型的滑动轴承，即带浮动套的滑动轴承， 如图4－5所示。
钻头选择和用法
钻头选择和用法钻头是钻孔的重要工具，选择适合的钻头可以提高工作效率和质量。
本文将介绍钻头的选择和使用方法，希望对大家有所帮助。
一、钻头的选择1. 钻头的材质不同材质的钻头适用于不同的工作材料。
钻头的材质有高速钢、硬质合金、钻石等。
高速钢钻头适用于钻软质材料，硬质合金钻头适用于钻硬质材料，而钻石钻头适用于超硬材料的钻孔。
2. 钻头的直径钻头直径的选择应该根据钻孔的要求和工作材料的硬度来决定。
对于较硬的材料，需要选用较小直径的钻头，而对于软质材料可以考虑选用较大直径的钻头。
3. 钻头的长度钻头的长度应该根据钻孔深度来选择。
过长的钻头容易折断，过短的钻头不能钻到预期位置。
4. 钻头的形状钻头的形状有直柄、圆柱、锥形等多种形式。
不同形状的钻头适用于不同的钻孔场合。
例如，锥形钻头可以在不同直径的孔中钻出适合的孔洞，而圆柱形钻头可以钻出标准大小的孔洞。
二、钻头的使用方法1. 钻孔前的准备在钻孔前，应该仔细检查钻头的状态。
如果钻头有损伤或磨损，应该更换新的钻头。
同时，需要选用适合的冷却液，在钻孔时往钻孔位置不断滴入冷却液，以保持钻头的清洁，避免过热和磨损。
2. 钻孔时的操作（1）确定钻孔位置和深度。
（2）将钻头与钻机卡口紧固，开启钻机。
（3）将钻头缓慢地放到工作材料上，施加适当的力量，使钻头慢慢进入材料。
要注意钻孔过程中的速度和力度，不要过快或过慢，避免钻头折断或损伤工件。
（4）如钻头进入物料后未见钻头硬度，则需加压，直至水平位置的手掌如果觉得发热uc0一定要停下来，冷却后再继续。
（5）钻孔完成后，应该用冷却液清洗钻头，并及时清理工作面，以免影响下一次钻孔质量。
三、注意事项1. 钻头使用前，应该先检查其是否完好，避免造成损害。
2. 钻头必须保持冷却，以保证钻头的寿命和工作效率。
3. 钻孔时应该使用适当的加压力度，不要过急或过缓。
4. 钻孔完成后应该及时清洗和保养钻头，避免生锈和损坏。
总之，选择合适的钻头和正确的使用方式，不仅可以提高工作效率，还能够保证钻孔质量。
钻头基本知识
6.金刚石钻头（Diamond Bit)
金刚石钻头按其使用地层可分为： 普通金刚石钻头、聚晶金刚石复合片钻头（简 称PDC钻头）两大类，其中聚晶金刚石复合片 钻头适用于软至中硬地层，而普通金刚石钻头 适用于及坚硬和研磨性高的地层。
金刚石钻头
1).金刚石钻头的结构 金刚石钻头为无活动部件的整体式钻头。由钢体、胎体
为了提高岩心收获率，除在下部使用扶正器外，首 先要求取心钻头工作稳定。因此钻头的切削元件要 对称分布，其耐磨性应一致，以免在钻进时发生歪 斜，从而破坏及折断岩心。同时要求钻头底面（井 底）与岩心爪的距离尽可能短些，使岩心形成后很 快就能进入内岩心筒被保护起来，从而避免破坏和 冲蚀。
钢齿牙轮钻头与镶齿牙轮钻头
（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。
种直径系列。
3.工作指标
钻头进尺（米） 钻头工作寿命（小时） 机械钻速（米/小时） 单位进尺成本（元/米）：
4.刮刀钻头的结构
1).上钻头体、下钻头体（分水帽）、刀翼、水眼。 三刀翼的称作三刮刀钻头 两刀翼的称作两刮刀钻头或鱼尾刮刀钻头 四刀翼的称作四刮刀钻头 2).刮刀钻头的应用及特点 刮刀钻头制造工艺简单，成本低； 刮刀钻头适用于低硬度高塑性地层，钻速快，每米钻进成
（冠部和保径部分）、水眼及水槽、金刚石切削刃等部分 组成。
2).金刚石钻头的应用及优缺点 金刚石为碳在高温高压下形成的结晶体，正四面体晶体结 构。在单位晶胞中，碳原子位于四面体的顶角及中心。每 个碳原子与邻近的四个碳原子形成四个共价键。因共价键 结合力强，故金刚石具有极高的硬度（莫氏硬度10）、抗 压强度（8800MPa）和耐磨性钢的9000倍）。
钻井基础知识培训
钻井培训教材第一讲：钻头主要内容：牙轮钻头的破岩机理，牙轮钻头破岩时的几种作用，使牙轮钻头产生滑动的几种措施，牙轮钻头的使用方法，PDC钻头的组成及其破岩机理，PDC钻头的使用方法，牙轮钻头的磨损分级。
第一节牙轮钻头的破岩机理牙轮钻头是依靠牙轮绕钻头轴线的公转和牙轮自身轴线的自转产生的冲击压碎作用和滑动剪切作用来破碎岩石的。
⑴. 牙齿的冲击压碎作用。
牙轮在井底滚动时，牙齿与井底的接触是单、双齿交替进行，使钻头沿轴向做上下往复运动，这就是钻头的振动，钻头纵向振动产生的冲击压碎作用是牙轮钻头破碎岩石的主要方式，牙轮钻头的牙齿作用在岩石上的轴向载荷，包括静压和冲击载荷两部分：加给钻头的钻压为静压部分，冲击载荷是钻头在井底旋转时产生纵向振动，使钻头——钻柱系统不断地压缩与伸张，下部钻柱把这种周期性的弹性变形能传递给牙齿而产生的，这就是钻头破碎岩石时牙齿冲击压力的来源。
加大钻头牙齿对地层的冲击压力，这就能提高钻头破碎岩石的效率。
⑵. 牙齿的滑动剪切作用：在塑性较高的岩石中，除了要求牙齿对井底岩石有冲击压碎作用外，还要求牙齿对地层有一定的滑动作用，使牙齿对岩石进行剪切，以扩大岩石的破碎效果，这一点在软地层中钻进时显得尤其重要，使牙轮在井底滚动时产生滑移的措施有超顶，复椎和移轴。
第二节牙轮钻头、磨损分级为了便于对钻头的管理、掌握地层与钻头的配伍性，就要求现场技术员作好钻头的磨损分级记录，以便造成最适应该地层的钻头，包括牙齿、轴承、钻头直径三种分级，一般应用四级。
1、牙齿的磨损分级牙齿的磨损分级以三个牙轮中磨损最严重的一个牙轮作为评定该钻头的最终级别。
①. 铣齿：磨损分级、以铣齿磨去的高度与新齿高度之比作为定级标准。
表1铣点磨损分级②.镶齿的磨损分级：用牙轮上断，掉齿数与该牙轮镶齿总数之比值来作为评定该钻头的磨损分级标准。
表2镶齿磨损分级2、轴承的磨损分级：轴承的磨损分级也是在三个牙轮中晃动最为严重的一个牙轮进行评定，它分为普遍轴承和密封轴承两种。
钻头的选型
钻头类型定性选择原则（1）根据地层条件、钻井方式、井眼轨迹控制要求、井眼尺寸以及地质要求选择合适的钻头类型。
（2）在多种类型钻头都适宜的情况下，要选择机械钻速高、寿命长、安全性好的钻头。
（3）在软至中硬地层，PDC钻头和牙轮钻头都可选用；如果地层均质，应尽量选用PDC钻头。
因为PDC钻头机械钻速高，安全可靠。
如果地层破碎，软硬变化频繁夹层多，应该选用牙轮钻头。
因为在这样的地层，PDC钻头易发生冲击破坏，影响钻头使用效果。
2.3牙轮钻头选型原则牙轮钻头的设计参数（包括齿高、齿距、齿宽、移轴距、牙轮布置等等），是根据不同地层的需要设计的，因此应根据不同的地层选用不同的钻头。
（1）地层的软硬层度和研磨性地层的岩性和软硬不同，对钻头的要求及破碎机理也不同。
软地层应选择兼有移轴、超顶、复锥三种结构，牙轮齿形较大、较尖，齿数较少的铣齿或镶齿钻头，以充分发挥钻头的剪切破岩作用；随着岩石硬度增大，选择钻头的上诉三种结构值相应减少，牙齿也要减短加密。
研磨性地层会使牙齿过快磨损，机械钻速迅速降低，钻头进尺少，特别容易磨损钻头的保径齿、背锥以及牙掌的掌尖，使钻头直径磨小，更严重的是会使轴承外漏、轴承密封失效，加速钻头损坏。
因此，钻研磨性地层，应该选用有保径齿的镶齿钻头。
（2）井深浅井段岩石一般较软，同时起下钻所需时间较短，应选用能获得较高机械钻速的钻头。
深井段地层一般较硬，起下钻时间较长，应选用较高总进尺（钻头寿命长）的钻头。
（3）地层的自然造斜性能在易斜地层钻进时，地层因素是造成井斜的客观原因，而下部钻柱的弯曲以及钻头的选型不当则是造成井斜的技术因素。
在易井斜地层钻进，应选用不移轴或移轴量小的钻头；同时，在保证移轴小的前提下，所选的钻头适应的地层比所钻地层稍软一些，这样可以在较低的钻压下提高机械钻速。
（4）地层的均质性在软硬交错地层钻进时，一般应按其中较硬的岩石选择钻头，这样既在软地层中有较高的机械钻速，也可以顺利地钻穿硬地层。
钻头基本知识PPT课件
环保型切削液的开发与应用
环保型切削液
研发低毒、低污染、可生物降解的切削 液，减少切削液对环境和人体的危害。
VS
切削液应用
优化切削液的配比和使用方法，提高切削 液的冷却、润滑和排屑效果，降低能耗和 切削温度。
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切削速度与切削深度
切削速度
切削速度是指钻头切削刃在单位时间内切除的金属量，它与钻头的转速和孔径 有关。
切削深度
切削深度是指钻头切削刃切入工件表面的深度，它与钻头的直径和工件的材料 有关。
切削液在钻头切削中的作用
01
02
03
冷却作用
切削液能够将切削过程中 产生的热量带走，降低切 削区的温度，防止钻头过 热而磨损。
松开夹持螺丝，将钻头从夹持工具中 拔出。注意不要用力过猛，以免损坏 夹持工具或钻头。
正确安装钻头
将钻头插入夹持工具中，确保钻头与 工具对齐，然后紧固夹持螺丝，确保 钻头牢固地安装在工具上。
钻头的正确使用方法
确定钻孔深度
根据需要钻孔的深度，调整钻床的行程，确保钻孔深度符合要求。
选择合适的转速和进给速度
钻头基本知识ppt课 件
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• 钻头简介 • 钻头材料 • 钻头切削原理 • 钻头使用与维护 • 常见钻头问题与解决方案 • 钻头发展趋势与未来展望
01
钻头简介
钻头的定义与用途
定义
钻头是一种旋转切削用刀具，主 要用于在实心材料上钻孔。
用途
在机械加工、建筑、矿山等领域 广泛应用，用于打孔、攻丝等作 业。
以减少磨损和摩擦热。
存储环境
03
将钻头存放在干燥、无尘的环境中，避免阳光直射和高温环境。
05
石油钻井设备与工具-钻头选型
石油钻井设备与工具：钻头选型引言石油钻井是指利用钻井设备和工具，将钻头穿过地表，钻取深井以开采石油的过程。
钻头作为钻井过程中最为重要的装备之一，直接影响到钻井效率和成本。
本文将介绍石油钻井中常见的钻头类型和选型要点。
钻头类型1. 固体钻头固体钻头是最常见的钻井设备之一，也称为钻具齿轮。
它由钢制材料制成，具有较高的强度和耐磨性。
固体钻头的齿面通常由刃齿组成，可以分为以下几类：•钢牙钻头：与常规钻头相比，钢牙钻头通常具有更锐利的齿面，并且能够在不同地层中产生更高的钻速。
•硬质合金钻头：硬质合金钻头通常由碳化钨等硬质合金材料制成。
与钢牙钻头相比，硬质合金钻头具有更高的耐磨性和强度，适用于较坚硬的地层。
•钻石钻头：钻石钻头是一种使用天然或合成钻石齿面的钻头。
它具有卓越的耐磨性和韧性，特别适用于极硬岩石的钻井。
2. PDC钻头多片刃钻头（PDC钻头）是一种使用聚晶立方硼氮（PDC）刃齿的钻头。
PDC刃齿由钳工加工制成，具有较大的强度和耐磨性。
与传统钻头相比，PDC钻头具有以下优点：•高钻速：PDC钻头的刃齿布置合理，摩擦小，因此钻头可以以更高的速度进入地层，提高钻井效率。
•高耐磨性：PDC刃齿由聚晶立方硼化氮制成，具有优异的硬度和韧性，能够抵抗地层中的磨损，延长钻头寿命。
•适用范围广：PDC钻头适用于各种地层，包括软岩、半硬岩和脆性岩石。
3. 液压钻头液压钻头是一种采用液压装置驱动的钻头。
液压钻头尤其适用于钻井深度较大的场合，可以提供足够的推力和扭矩。
液压钻头的主要优点包括：•高扭矩输出：液压钻头通过液压系统获得动力，能够提供较大的扭矩输出，以应对钻井深度较大的情况。
•适应性强：液压钻头适用于各种地层情况，包括软岩、半硬岩和硬岩，具有较强的适应性。
•鲁棒性：液压钻头结构简单，没有复杂的机械零件，因此鲁棒性较高。
钻头选型要点在选择钻头时，需要考虑以下几个关键要点：1. 钻井目标钻井目标是选择钻头的首要考虑因素。
钻头培训_精品文档
S型刃磨
(2)同心性・孔精度良好 (３)刃端強度高 (4)再研磨容易
D-GDN,EX-SUS-GDRのφ13mm以下等に採用
决定切削条件的要素
切削速度(m/min) • 回转速度(min-1)
刀具回转速度
刀具回转次数
进给速度(mm/min) • 每转进给量（mm/rev)
刀具移动速度
每一转前进的深度
チゼルエッジを小さく(薄く）して中心まで刃を施す事によってドリルを被削材に 食い付きやすくなり、穴位置精度・切りくず分断の向上が計れる。
ﾁｾﾞﾙｴｯｼﾞ
ﾁｾﾞﾙｴｯｼﾞ
有横刃修磨
无横刃修磨
轴向抵抗
一般钻头
A C-C断A面 切削Bは出来てB いない。
Ｃ Ｃ
钻头切削機構
A-A 断面 B-B 断面
A-A 断面
f＝０．２０ｍｍ／ｒｅｖ 加工１孔 ５０回転
切削速度与进给量
・切削速度过大 寿命急剧减少
・进给量对寿命的影 響小
高能率加工の方法-2提高回転速度
增强耐熱性
切削熱の除去
＊材質的高級化
＊切削油的浸透性提高
ＨＳＳ，ＰＭ－ＨＳＳ 分断切屑
超硬，金刚石
抛物线的刃溝
＊涂层
ＴｉＮ，ＴｉＣＮ
ＴＴｉｉＡ Ｎｌ ・Ｎ ＴｉＣＮ
SKH58 M7 1.0 4.0 8.8 1.8 2.0
M41 1.1 4.3 3.8 6.8 2.0 5.0
CPM SKH10 T15 1.5 4.0
12.0 5.0 5.0
XPM
5.0 10.0
涂层
涂层
色相 硬度(HV) 摩擦係数 氧化温度 附着力
ＴｉＮ
黄金 ２０００
你必须掌握的钻头知识（基础、易懂、珍藏版）
你必须掌握的钻头知识（基础、易懂、珍藏版）钻头分类按类型可分为刮⼑钻头、⽛轮钻头、⾦刚⽯钻头和PDC钻头等四种；按功⽤分为全⾯钻进钻头、取⼼钻头和特殊⼯艺⽤钻头（⽐如扩眼钻头、定向造斜钻头等）。
刮⼑钻头刮⼑钻头是旋转钻井使⽤最早的⼀种钻头，从⼗九世纪开始采⽤旋转钻井⽅法的时候就开始使⽤这种钻头，⽽且直到现在某些油⽥仍在使⽤。
这种钻头主要⽤在软地层和粘软地层，具有很⾼的机械钻速和钻头进尺。
刮⼑钻头最⼤的优点是结构简单，制造⽅便，成本低，各油⽥可⾃⾏设计和制造。
1）刮⼑钻头的结构刮⼑钻头由钻头体、刮⼑⽚、分⽔帽和喷嘴四部分组成。
钻头体是刮⼑钻头焊接刮⼑⽚和分⽔帽的本体，采⽤中碳钢材料加⼯⽽成。
下端焊接刮⼑⽚和分⽔帽，上端车有丝扣和钻柱连接。
刮⼑⽚⼜称⼑翼，是刮⼑钻头主要⼯作部件。
2）刮⼑钻头⼯作原理刮⼑钻头以切削⽅式破碎岩⽯。
刮⼑钻头在软的塑性地层⼯作时，其切削过程类似于⼑具切削软⾦属。
⼑⽚在钻压的作⽤下吃⼊地层，与此同时⼑刃前⾯的岩⽯在扭转⼒的作⽤下不断产⽣塑性流动，井底岩⽯被层层剥起。
刮⼑钻头钻进脆性较⼤的地层时，破碎岩⽯的过程则分为碰撞、压碎及⼩剪切和⼤剪切三个阶段：碰撞:刃前岩⽯破碎后，岩⽯对⼑⽚的扭转阻⼒减⼩，⼑⽚向前推进，碰撞刃前岩⽯；压碎及⼩剪切:⼑⽚在扭转⼒作⽤下压碎前⽅的岩⽯，使其产⽣⼩剪切破碎；扭转⼒增⼤:⼑⽚继续挤压前⽅岩⽯，当扭转⼒增⼤到极限值时，岩⽯沿剪切⾯产⽣⼤剪切破碎，然后扭转⼒突然减⼩。
碰撞、压碎及⼩剪切、⼤剪切这三个过程反复进⾏，形成刮⼑钻头破碎塑脆性岩⽯的全过程。
3）刮⼑钻头的正确使⽤刮⼑钻头适⽤于软地层和粘软地层。
钻进时需要适当控制钻压与转速，注意防斜、防蹩、防⽌⼑翼断裂。
由于刮⼑钻头在软地层中的机钻速较快，岩屑量较⼤，宜采⽤⼤排量钻进，充分清洗井底和冷却钻头。
刮⼑钻头钻进时，⼑翼外侧线速度较⾼，磨损速度较快，钻头容易磨损成锥形，此时要特别注意防斜和防⽌井径缩⼩。
钻头必备知识点总结
钻头必备知识点总结一、钻头的分类1. 按照用途分类：(1) 岩石钻头：用于钻探岩石、混凝土、砖瓦等硬质材料。
(2) 石油钻头：用于石油和天然气勘探和开采。
(3) 水井钻头：用于水井钻探。
(4) 其他特殊用途钻头：用于其它特殊工程和领域。
2. 按照结构分类：(1) 固体合金钻头：由钻头上部的合金头部和下部的连接工具组成，适用于一般钻探作业。
(2) 钻齿钻头：通过转动和下压钻头完成钻孔工作，适用于岩石、地层等硬质材料。
(3) 三翼扩孔钻头：通过转动和提升的方式完成扩孔工作，适用于土层和煤层。
3. 按照工作原理分类：(1) 机械钻头：通过钻头直接对物质进行撞击或切削，完成钻孔工作。
(2) 液压钻头：通过液压系统提供动力，驱动钻头完成钻孔工作。
(3) 钻屑提取钻头：通过钻屑提取系统实时清除孔内钻屑，提高钻孔效率。
二、钻头的主要部件1. 钻头头部：由切削工具、切削齿、耐磨材料等构成，用于与地层或物质接触，完成切削和撞击作用。
2. 钻头连接工具：用于连接钻头和钻杆，传递旋转和下压力。
3. 钻头液压系统：用于提供动力和控制驱动钻头进行旋转和下压。
4. 钻头钻孔控制系统：用于实时监测钻孔情况，调整钻头下压力和旋转速度，确保钻孔效果和安全。
5. 钻头清洁系统：用于清除孔内钻屑，保持良好的钻孔环境。
三、钻头的选择与使用1. 根据工程和物质特性选择合适的钻头类型和规格。
2. 根据地层和孔深选择合适的钻头结构和工作原理。
3. 在使用过程中，注意保持钻头清洁，及时更换磨损严重的部件。
4. 在使用过程中，注意及时调整钻孔控制系统，保持稳定的钻孔效果。
四、钻头的保养和维护1. 定期检查和清洁钻头的各个部件，保持良好的工作状态。
2. 注意保护切削工具和切削齿，防止磨损和损坏。
3. 定期更换钻头的磨损部件，确保钻头的正常使用寿命。
4. 注意保护钻头连接工具，防止断裂和脱落。
五、钻头的安全使用1. 在使用钻头时，注意个人安全防护，包括头部、眼睛、手部等。
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石工作模式将与天然金刚石工作模式相似。
(5)在坚硬岩石(如隧石、硅质白云岩、硅质石灰岩等)中，是要靠聚晶金刚石 的棱角实现微切削、刻划等方式来破碎岩石。
3. 金刚石钻头
3.5. 孕镶钻头（Impregnated bit）
用于高研磨性地层
3. 金刚石钻头
3.6. PDC钻头（Polycrystalline Diamond Compact Bit）
--A-橡胶密封； --J-金属密封；
第3个字母表示特殊结构。现主要有2种特殊结构： --T-特别保径； --S-副齿。 对于MD、HF、SWT、Q等系列钻头，其组合字母含义分别为： --MD-高速马达钻头系列，适用定向井、水平井、高温深井钻井； --HF-硬地层钻头系列，适用深井硬地层，如：火成岩、花岗岩； --SWT-高效钢齿钻头系列，适合高转速，软或中软地层钻进； --Q-气体钻井牙轮钻头系列，适用以气体作为循环介质的欠平衡钻井。
1.4 钻头分类号 钻头分类号采用SY/T5164的分类规定，用一组3位数字组成，首位数表示钻头切削结构 类别及地层系列号，第2位数为地层分级号，末位数为钻头结构特征代号。钻头分类号 见表2。 示例：适用于低抗压强度高可钻性的软第1级地层，密封滑动轴承非保径钢齿钻头的分 类号为“116”。 1.5 钻头附加结构特征
2. 刮刀钻头
2.2. 刮刀钻头的工作原理
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。
一、石油钻井钻头的分类
2. 刮刀钻头
2.3. 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； •刮刀钻头目前很大程度上被PDC钻头取代。
钻头附加结构特征是钻头系列、分类不能表示出来的但又影响钻头成本、性能的特征。
采用在分类号后用一个大写英文字母表示一种附加结构特征。型号中可用多个字母表 示附加结构特征，这时应以字母先后顺序排列附加结构特征。与SY/T5164相同的附加结 构特征采用相同的字母代号，公司专有技术代号自定。附加结构特征及其代号见表3。 1.6 钻头型号示例 示例：8 1/2 HJT 537 GL钻头 --8 1/2：钻头直径为8.5in、公制尺寸Ф215.9mm； --HJT：滑动轴承金属密封、特别保径； --537：低抗压强度、软到中硬地层镶齿钻头； --G：掌背强化； --L：掌背扶正块。2 单牙轮钻头型号表示方法
空隙度与机械钻速的关系
分析方法：
孔隙度低于8%，
机械钻速，FT/HR
对机械钻速影响 不大。孔隙度大 于15%时，对机 械钻速有较大影 响。
声波孔隙度，%
从PDC钻头的发展过程来看，影响PDC钻头使用的主要因素有两个方面：
一是PDC切削齿性能不能满足造成钻头进尺少，速度慢；（内部原因）
二是地层的复杂性，导致钻头选型困难。（外部原因）
3. 金刚石钻头
3.3. 热稳定聚晶金刚石钻头（Ballaset bit）
3. 金刚石钻头
3.4. 热稳定聚晶金刚石钻头的破岩机理
Ballaset钻头以切削和磨削（研磨）方式破碎岩石。 (1)在钻进某些硬地层时，在钻压作用下压入岩石，使与聚晶金刚石接触的岩 石处于极高的应力状态而使岩石呈现塑性； (2)在塑性地层(或岩石在应力作用下呈塑性的地层)，使前方的岩石内部发生 破碎或塑性流动。 (3)在脆性较大的岩石中，在钻压和扭矩作用下所产生的应力使岩石表现为脆 性破碎，即属于以剪力和张力形式破碎岩石。 (4)由于聚晶金刚石属于硬脆性，在工作过程中也易崩损，崩损后的聚晶金刚
钻头设计参数和制造工艺； 切削齿性能及质量；
使用环境因素包括：
地层岩性和压实强度； 使用的钻井参数；包括钻压、转速和排量等。
PDC的刚脆性要求钻头旋转要平稳、减少振动，钻具组合时最好加上减振器，
减少振动，防止跳钻和溜钻；
PDC的热敏性要求选择合适的排量，以达到清洗和冷却切屑齿。通过水力参数 计算，一般选择的排量要求钻头喷嘴的射流冲击力要达到40米/秒以上，钻头 比水马力要达到1.5马力/in2以上，以满足清洗岩屑和冷却PDC的要求，泥浆 环空最低返速达到0.6-1米/秒。
PDC全面钻头 PDC钻头 PDC取心钻头
PDC双心钻头
金 刚 石 钻 头
全面钻头
Ballaset钻头
取心钻头
天然金刚石钻头
双心全面钻头 双心钻头 双心取心钻头 孕镶全面钻头
孕镶金刚石钻头
孕镶取心钻头
PDC钻头命名方式(以BEST钻头为例）
钻头命名---后缀
百施特公司钻头命名方式
百施特公司钻头命名方式
江汉牙轮钻头型号表示方法
1 三牙轮钻头型号表示方法
1.1 型号的组成 三牙轮钻头型号由钻头直径代号、系列代号、IADC分类号和附加 结构特征代号四部分组成。 示例： 8 1/2 HJ 537 Y 直径代号 附加结构特征代号 系列代号 IADC分类号
1.2 钻头直径代号 钻头直径代号用数字（整数或分数）表示，代表钻头直径英寸数，各种规格的钻头直 径应符合SY/T5164的规定。特殊情况下，用户定制的非标尺寸钻头可以直接用公制尺寸 表示。 示例：直径代号为8 1/2，表示钻头直径为8 1/2in、公制尺寸215.9mm。
单牙轮钻头型号由钻头直径代号、单牙轮钻头代号、设计编号及钻头 分类号四部分组成。 单牙轮钻头直径代号、钻头分类号、附加结构特征代号与三牙轮钻头代号的 意义相同。 单牙轮钻头代号以“Y”表示，意指一个牙轮，设计编号表示不同的钻头设计特 征，设计编号按字母顺序取用。 示例： 4 5/8 YC437 表示直径为4 5/8in、C次设计的、适用于低抗压强度高可钻性的极软第3级地 层，密封滑动保径的单牙轮钻头。
≤5 5 5～7 6～8 ＞6
20~30
30～38 38~45 ＞45
软～中硬
硬 硬 极硬
4
5～6 6 7级以上
M/S323~M433
M/S333~M444 M432~M444 巴拉斯/孕镶/天 然金刚石
岩石力学分析在钻头选型中的应用
岩石的密度和空隙度
岩石类型 页 岩 砂 岩 花岗岩 玄武岩 灰 岩 石英岩 密度, g/cm3 2.02.4 2.02.6 2.62.7 2.82.9 2.22.6 2.65 孔隙度, % 1030 525 0.51.5 0.11.0 520 0.10.5
1. 三牙轮钻头
1.1. 三牙轮钻头图片
一、石油钻井钻头的分类
1. 三牙轮钻头
1.2. 三牙轮钻头工作原理
1.2.1．牙轮钻头在井底的运动 （1）公转 牙轮随钻头一起旋转。 （2）自转 牙齿绕牙轮轴线作逆时针方向旋转称自转。 （3）滑动 牙轮齿相对于井底的滑移，包括径向（轴向）和切向（周向）滑动。 （4）纵向振动 牙轮在滚动过程，其中心上下波动，使钻头做上下往复运动。
刀翼数量
切削齿尺寸 (mm)
≥19
≤5
5
5～7 6～8 ＞6
19，16
19，16 16，13 13，8
内摩擦角 (度) ＜10 10~20
地层硬度 地层研磨 类别 级别 极软 软 1～2 3
PDC钻头 IADC编码 M/S112~M/S223 M/S222~M/S333
刀翼数量
切削齿尺寸 (mm) ≥19 19，16 19，16 16 ，13 13，8
3. 金刚石钻头
3.1. 天然金刚石钻头
3. 金刚石钻头
3.2. 天然金刚石钻头的破岩机理 天然金刚石钻头以磨削（研磨）方式破碎岩石，类似于砂轮磨削 金属的过程。
(1)在钻进某些硬地层时，在钻压作用下压入岩石，使与金刚石接触的岩
石处于极高的应力状态而使岩石呈现塑性； (2)在塑性地层(或岩石在应力作用下呈塑性的地层)，使前方的岩石内部 发生破碎或塑性流动。 (3)在脆性较大的岩石中，在钻压和扭矩作用下所产生的应力使岩石表现 为脆性破碎，即属于以剪力和张力形式破碎岩石。 (4)在坚硬岩石(如隧石、硅质白云岩、硅质石灰岩等)中，是要靠金刚石 的棱角实现微切削、刻划等方式来破碎岩石。
解决PDC 钻头的内因问题就是要解决钻头选型、设计、制造工艺和材料质
量的问题。
影响PDC钻头机械钻速的因素：
钻头本身的因素和使用环境因素
钻头本身因素（或内因）包括：
钻头选型 PDC钻头对地层相对比较敏感，根据地层情况选择合适的钻头
型号或根据地层情况进行针对性的设计钻头，是非常重要的，也是PDC 钻头能否取得较好经济指标的前提和关键。
钻头基本知识和选型
中原西南钻井分公司技术发展中心 Technology Development Centre ( EOTDC).Southwest.Drilling company of Zhongyuan Petroleum Engineering Co.Ltd Sinopec
石油钻井钻头的分类
抗压强度 (psi) ＜4000 4000~8000 8000~12000 12000～16000 16000~32000 ＞32000
地层硬度 地层研磨 类别 级别 极软 软 软～中硬 硬 硬 极硬 1～2 3 4 5 6 7级以上
PDC钻头 IADC编码 M/S112~M/S223 M/S222~M/S333 M/S323~M/S433 M/S333~M/S443 M/S432~M/S444 巴拉斯/孕镶/天 然金刚石
3. 金刚石钻头
3.6. PDC钻头破岩机理
1946年首次诞生了金刚石取心钻头
1952生产出了全面钻进的金刚石钻头
1960年开发出烧结式的孕镶式钻头