钻头选型原则与依据共22页
牙轮钻头选型原则
牙轮钻头选型原则(1)软地层应选择有移轴、超顶、复锥3种结构的牙轮钻头，齿应是高、宽、稀、齿尖角大的铣齿或镶齿。
随着岩石硬度增大，选择钻头的上述3种结构值应相应减小，齿也应矮、窄、密，齿尖角也要相应减小。
(2)钻研磨性地层，应该选用带保径齿的镶齿钻头。
当发现上一个钻头的外排齿磨圆而中间齿磨损较少时，则下一个钻头应该选用有保径齿的镶齿钻头。
(3)在易斜地层钻进时，应选用不移轴或移轴量小、无保径齿并且齿多而短的钻头；同时，在保证移轴小的前提下，所选钻头适应的地层应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)选用镶硬质合金齿钻头时要注意：所钻地层页岩占多数时，用楔形齿钻头；钻石灰岩地层时，使用抛物体形或双锥形齿钻头；当用高密度钻井液钻井时，使用楔形齿钻头；当所选地层中页岩成分增加或钻井液密度增大时，用偏移值大的钻头；钻石灰岩或砂岩地层，选用偏移值小的钻头；钻硬的研磨性石灰岩、燧石、石英石时，用无移轴的球齿轱斗。
(5)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类型，这样既在软地层中有较高的机械钻速，也能顺利地钻穿硬地层。
在钻进过程中钻井参数要及时调整，在软地层钻进时，可适当降低钻压并提高转速；在硬地层钻进时可适当提高钻压并降低转速。
(6)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，应选用有较高总进尺的钻头。
(7)在小井眼(井眼直径小于177mm)钻井中常选用单牙轮钻头，单牙轮钻头比同尺寸三牙轮钻头的牙轮、牙齿、轴径、轴承大，强度高，破岩效率高。
(8)按钻头产品目录选择钻头类型。
钻头生产厂家通过大量的试验，对各型钻头的适用地层情况进行了界定，形成了钻头产品目录。
根据钻头产品目录，结合所钻地层性质选择钻头类型，基本能够做到对号入座，匹配合理。
表卜10为国产三牙轮钻头产品目录。
(9)由于即使是同一种岩性，其机械性能差别也很大，所以仅根据岩性按钻头产品目录来确定钻头类型是不够全面的，还应收集邻近井相同地层钻过的钻头资料及上一个钻头的磨损分析，结合本井的具体情况来选择。
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。
钻头选型的原则与依据23页PPT
H
1500
三、钻头选型的依据
1.地层条件 所钻地层岩石的机械力学特性，可钻性；地层的均质性、地层的完
整性、地层造斜特性、地层温度等。 2.钻井方式
旋转钻井；动力钻具；复合钻井 3.轨迹控制
造斜、稳斜 4.井眼尺寸 5.地质设计要求
如岩屑录井、取心等。
四、钻头选型方法
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. IADC金刚石钻头分类方法及编号
IADC制定了适于用金刚石钻头的“固定切削齿钻头分 类标准”。这个标准主要根据钻头的结构特点进行分类， 并没有像牙轮钻头那样考虑钻头适用的地层。
金刚石钻头分类号由四个字符组成，第一个字符用英 文字母表示钻头体的材料，第二至第四个字符用阿拉伯 数字分别表示钻头的布齿密度、金刚石的尺寸或切削齿 的类别、钻头的冠部轮廓形状。
好
中钻压，高转速 复合钻井
井眼尺寸 事故率
录井限制
较大井眼 高 无
无限制 低 有
无限制 低 有
无限制 低 有
二、钻头选型原则 钻头选型的原则是使钻头的每米成本最低。目标 函数：单位进尺成本。
钻头单位进尺成本:
CpmCbCr(ttt) H
式中 Cpm—单位进尺成本，元/每米 Cb—钻头成本，元； Cr —钻机作业费，元/每小时； t—钻头纯钻进时间， tt—辅助时间（起下钻及接单根时间）， H—钻头进尺。
一、不同钻头类型性能的差异
1.不同类型钻头机械钻速与钻头寿命百分比的关系
机 械 钻 速
钻头寿命百分比
分析：①不同类型钻头，机械钻速的总体差异； ②不同类型钻头，机械钻速随钻头新度的变化规律。
2.钻头的使用范围对比
钻头选型
一、PDC钻头命名：1、M1963钻头各字母和数字的意思？M：胎体PDC钻头（MS：刚体PDC钻头）19：切削齿尺寸，￠19mm（13--￠13mm，08--￠8mm）6：刀翼数3：冠部形状，变化范围1~9，1---冠部抛物线最长；9---冠部抛物线最短2、FS2663的含义？FS：刚体（FM：胎体）2：2000系列6：6刀翼（5：5刀翼）6：复合片尺寸，6/8″--19mm（2：8mm；4：13mm，8：25.4mm）3：布齿密度和位置。
3．G535的含义？G：金系列5：复合片尺寸：19mm（4：1/2″--13mm）3：冠部形状：1---9：尖---平5：布齿密度。
二、PDC钻头选择原则1、钻头冠部形状确定原则不同冠形PDC钻头的攻击性依次为：长抛物线型>中等抛物线型>短抛物线型；按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型如下：按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型：岩石硬度抗压强度(psi) 冠部形状很低硬度0-8000 长抛物线中等硬度8000-16000 中等抛物线高硬度16000-32000 短抛物线•针对软硬交错地层，采用多种抗回旋设计2、切削齿尺寸选择原则：岩石硬度抗压强度(psi) 切屑齿尺寸很低硬度0-8000 19-24mm中等硬度8000-16000 16-19mm高硬度16000-32000 13-16mm极高硬度32000-50000 8-13mm（超强齿）3、布齿密度原则岩石硬度抗压强度(psi) 布齿密度很低硬度0-8000 低布齿密度中等硬度8000-16000 中等布齿密度高硬度16000-32000 高布齿密度极高硬度32000-50000 高布齿密度(超强齿)三、地层硬度分级牙轮钻头机械钻速（h/m）地层硬度岩石类型抗压强度（Mpa）111/124 15~30 很软粘土、粉砂岩、砂岩〈25116/137、437 9~15 软粘土岩、泥灰岩、砂岩25~50126/139517/537 4.5~9 中软粘土岩、褐煤、砂岩、粉砂岩，凝灰岩50~75211/217517/537 2.5~6 中等泥岩、灰岩、硬石膏砂岩（钙质）75~100211/236537/617 1.5~2.5 中硬灰岩、硬石膏砂岩（钙质）100~200311/347627/637 1~1.5 硬泥岩（钙质）、砂岩（质）粉砂岩100~200637、737、837 1 极硬石英石、火成岩〉200岩石的可钻性在岩土钻掘工程设计与实践中，人们常常希望能事先知道所施工岩石的破碎难易程度，以便正确选择合理的钻（掘）进方法、钻（钎）头的结构及工艺规程参数，制定出切合实际的岩土钻掘工程生产定额。
石油钻井设备与工具钻头选型
03 钻头选型原则
钻头类型及特点
牙轮钻头：适用于不同地层，具有较高的破碎率和钻速 刮刀钻头：适用于软到中硬地层，具有较高的进尺和较低的钻压 PDC钻头：适用于中硬到硬地层，具有较高的钻速和较低的钻压 复合片钻头：适用于硬到坚硬地层，具有较高的破碎率和较低的钻压
钻头选型依据
钻井目的：明确钻井的目的和需求，选择合适的钻头类型。
优缺点：刮刀钻头具有结构简单、 工作可靠、成本低等优点，但钻速 较低
三牙轮钻头
结构特点：由 三个牙轮、轴 承、喷嘴、牙 掌、牙轮罩等
组成
工作原理：三 个牙轮围绕中 心轴旋转，通 过滚动摩擦力
破碎岩石
应用范围：适 用于软到中硬 地层的钻井作
业
优点：钻速高、 进尺多、钻头 寿命长、轴承 使用寿命长、
可靠性高
钻头维护与保养
定期检查钻头磨损情况 及时更换磨损严重的钻头 对钻头进行清洗和润滑 存放时避免阳光直射和潮湿环境
06
案例分析：不同地层条 件下的钻头选型
砂岩地层条件下的钻头选型
砂岩地层的特性： 砂岩地层主要由 砂粒组成，具有 较高的硬度和脆 性。
钻头选型要点： 针对砂岩地层的 特性，选择具有 较高硬度和抗冲 击能力的钻头， 以适应砂岩地层 的硬度变化。
钻杆：连接钻头和钻机的管道，用于输 送钻井液和岩屑
钻头：用于破碎岩石，形成井眼
钻井液：用于冷却钻头、携带岩屑、保 护井壁等
固井设备：用于将水泥浆注入井筒，固 结井壁，防止油气水倒流
井口装置：用于控制井口压力、温度等 参数，保证钻井安全
石油钻井设备发展趋势
自动化和智能化： 随着技术的不断 发展，石油钻井 设备正朝着自动 化和智能化的方 向发展，提高钻 井效率和安全性。
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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。
金刚石钻头选用原则
钻头钻速的大小与金刚石粒度大小有很大关系，若要实现高速钻进，则孔底产生的岩粉较多，要求钻头的排粉效果要好，这样钻头就必须选用粗克力的金刚石，有利于达到高转速的目的。
孕镶金刚石钻头在钻进过程中，要求金刚石不断地产生新陈代谢，才能保证金刚石的正常钻进。这就需要在金刚石磨损的同时，胎体也要不断地磨损，而对台地的磨损是通过金刚石破碎下来的岩粉实现的。岩粉磨损钻头胎体的快慢取决于岩粉的粒度、硬度、岩粉量。岩粉的粒度和硬度与岩石本身有关，岩粉量的多少取决于钻进时效。钻进时效高，产生的岩粉量就多，这样出于排粉方面的考虑，要求金刚石的粒度也应越大。
工艺技术因素1、岩石的形变方式 2、岩石的应力状态 3、外载作用的速度 4、介质的影响 5、岩样的线性尺寸
二、岩石的硬度
三、岩石的弹性、塑性、和脆性
四、岩石的研磨性
五、岩石的A、B值÷
岩石的A值是指钻头钻进岩石时，岩石对钻头中金刚石的磨损性；岩石B值是指钻头钻进岩石时，岩石对钻头胎体的磨损性。
3、孔内部清洁;钻孔中有严重超径的孔段或者钻进时有吊块,突然卡钻,夹钻,烧钻等。
钻具振动的原因
(一)工艺技术方面的原因
1、所用设备的技术状态不好,如:钻机稳定性差,回转器轴承有间隙等;动力机功率不足,超载荷时工作不稳定;往复式水泵送水量和压力不均,冲洗液产生脉动.
2、钻机地基的强度不够以及钻机在基础上安装固定不牢;
底喷形唇面 对孔底冲洗干净;在破碎岩层中钻进,还能提高采心率:但加工复杂。
同心圆锯齿形唇面 又称尖环槽形，金刚石主要分布在齿形部分。内外侧用的粒度较大，以保证钻头直径。齿形唇面能造成多自由面的孔底，使钻头对岩石作磨削与剪切相结合的破碎作用，获得较粗颗粒的岩粉，有助于金刚石的出刃，提高机械钻速。由于钻头所需轴压较小，还有较好的防斜作用。齿形唇面钻头适用于钻进硬而致密弱研磨性岩层。
钻头选型原则
钻井工艺方案1.钻头选型原则该井钻头选型原则上根据邻井地质钻井情况开展东1井钻头选型相关研究，并吸收借鉴国内外先进的技术，设计优化的钻头选型系列，具体考虑是：（1）表层因砾石多，且砾石大而硬，钻进速度很慢，为此表层钻进要选择抗冲击性强的钻头。
初步选择已在西5井成功应用的smith公司的MGSSH钻头。
（2）第四系砾岩层段选择smith公司的MGSSH钻头和江汉钻头厂的GA135钻头，钻进时应尽力提高钻井液排量与泵压，以强化水力能量对井底的清洗作用。
（3）独山子组至沙湾组地层，原则上尽量选择DBS公司PDC钻头以提高钻井速度。
在不适合PDC钻头的砾岩井段适当选用牙轮钻头。
（4）下部井段安集海河组虽然也是目的层，但用牙轮钻头钻速太慢，这将使可能油层长期受钻井液浸泡污染，最终使试油难以获得真实地层产能，因此在安集海河组原则上用DBS公司PDC钻头钻进，而紫泥泉子组地层钻速较快，可用江汉钻头厂HJT517高效牙轮钻头钻进。
2.底部钻具组合设计考虑该井存在许多易卡井段，使用扶正器将带来阻卡频繁，本井原则上不使用满眼钻具。
牙轮钻头钻进时采用双扶正器钻具组合,为以后PDC钻头顺利入井创造良好的井眼条件；用PDC钻头钻进时采用单扶正器钻具组合；当阻卡较严重时，可采用塔式防斜钻具组合。
使用大尺寸钻铤，提高下部组具稳定性，防止井斜。
在使用光钻铤钻具组合及塔式钻具组合时必须尽可能提高转速，以达到动力学防斜效果。
该井钻井中要求在开钻时控制好钻井参数，保持开眼垂直。
钻进到地层交界面要减压吊打，防止出现较大井斜,严防出现较大的井斜与较大的井眼曲率。
每只钻头起钻前应测单点井斜，发现井斜较大时应使用井下动力钻具定向纠斜。
其短钻头设计特点小曲率短半径造斜瑞德公司 DSX259在泉头组二段和一段井段钻进中，机械钻速不稳定，在棕色泥岩层钻时为30-50分钟，在棕色及灰色泥岩互层时，钻时为10-30分钟，扭矩不稳定，使用高转速（90RPM以上），大排量（30lps以上），选择适当钻压，在棕色及灰色泥岩互层时，钻时为10-30分钟，钻压6-12吨，在棕色泥岩层钻时为30-50分钟，钻压8-14吨，以保证切削齿吃入地层。
钻头基本知识
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5).金刚石钻头的正确使用 适用于硬、研磨性地层，涡轮钻井，深井钻井，
取心作业。寿命长，进尺高。 钻头下井前，井底打捞干净，确保没有金属落物
。 开始先用小钻压、低转速跑合，然后用合适钻压
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滑动轴承结构图
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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。
浮动套轴承是在轴承大轴颈与牙轮内孔之间加了两个可作相对运动 的浮动式衬套，并在小轴上套有两个止推垫圈。浮动套与垫圈表面都作镀 银处理，这样大大地降低了摩擦力，又不致使耐磨能力减低，使轴承转速 和工作寿命大为提高。
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。
第4页，共47页。
5.牙轮ห้องสมุดไป่ตู้头
牙轮钻头由钻头体、牙爪（巴掌）及牙轮轴、牙轮及牙齿 、轴承、储油润滑密封系统、喷嘴等部分组成。
PDC钻头冠部轮廓形状有抛物线型、圆形和锥形三种 ，其中：
金刚石钻头选用原则
金刚石钻头硬度选用原则金刚石钻头的质量和金刚石材质有很大的关系，金刚石硬度，决定金刚石钻头硬度。
金刚石钻头的种类有很多种分法，如天然的、人造的；单管的、双管的；绳索取芯的、定向钻进的；取芯的、全面钻进的；矿山的、油井的。
根据钻进和碎岩特点，可分为表镶金刚石钻头、孕镶金刚石钻头和聚晶烧结体钻头。
不同类型的金刚石钻头使用的地方不一样，对金刚石钻头硬度的需求也不一样。
1表镶金刚石钻头英文：surface set diamond bit释文：金刚石钻头的一种。
钢质的圆筒状钻头体,上部车有丝扣,下部烧结有钻头胎体,金刚石的颗粒是包镶在钻头胎体的表面上。
胎体的外径略大于钢体直径、内径略小于钢体内径,内外侧和底部都有可以过水的沟槽,在钻进时流过冲洗液带走岩粉和冷却钻头。
表镶金刚石钻头都是包镶的天然金刚石,故价格昂贵,因而只用在一些特殊难钻进的硬地层。
石油钻井用表镶金刚石钻头较多。
2孕镶金刚石钻头英文：impregnated diamond bit释文：金刚石钻头的一种。
钻头胎体里均匀包镶着金刚石颗粒的钻头。
钻进时胎体磨损,金刚石不断出露克取岩石,可以一直将胎体全部磨完,都有新出露的金刚石进行工作,类似于砂轮磨削金属材料。
胎体有一定高度,外径略大于钻头体外径、内径也略小于钻头体内径,胎体的外侧面、内侧面和底面均有水槽,以便通过冲洗液排除岩粉和冷却钻头。
大多数的孕镶金刚石钻头是使用的人造金刚石,称为人造孕镶金刚石钻头。
人造金刚石比天然金刚石价格便宜很多,也能较广泛地用在硬地层中钻进。
3电镀金刚石钻头英文：electro～plated diamond bit释文：又称铸造金刚石钻头。
中国独有的利用电镀原理而制成的金刚石钻头。
金刚石的胎体是在电镀槽里被一层一层镀覆在钻头体上,电镀覆盖电解金属的同时,撒布金刚石颗,金刚石就被包裹在电镀金属层里。
长时间的反复补砂和镀覆就形成了钻头的工作层。
电镀时钻头钢体也采用塑料模具定型,使镀层沿钻头轴线方向增长,并保证胎体的内外径尺寸和小槽等。
钻头选型
一、PDC钻头命名：1、M1963钻头各字母和数字的意思？M：胎体PDC钻头（MS：刚体PDC钻头）19：切削齿尺寸，￠19mm（13--￠13mm，08--￠8mm）6：刀翼数3：冠部形状，变化范围1~9，1---冠部抛物线最长；9---冠部抛物线最短2、FS2663的含义？FS：刚体（FM：胎体）2：2000系列6：6刀翼（5：5刀翼）6：复合片尺寸，6/8″--19mm（2：8mm；4：13mm，8：25.4mm）3：布齿密度和位置。
3．G535的含义？G：金系列5：复合片尺寸：19mm（4：1/2″--13mm）3：冠部形状：1---9：尖---平5：布齿密度。
二、PDC钻头选择原则1、钻头冠部形状确定原则不同冠形PDC钻头的攻击性依次为：长抛物线型>中等抛物线型>短抛物线型；按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型如下：按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型：岩石硬度抗压强度(psi) 冠部形状很低硬度0-8000 长抛物线中等硬度8000-16000 中等抛物线高硬度16000-32000 短抛物线•针对软硬交错地层，采用多种抗回旋设计2、切削齿尺寸选择原则：岩石硬度抗压强度(psi) 切屑齿尺寸很低硬度0-8000 19-24mm中等硬度8000-16000 16-19mm高硬度16000-32000 13-16mm极高硬度32000-50000 8-13mm（超强齿）3、布齿密度原则岩石硬度抗压强度(psi) 布齿密度很低硬度0-8000 低布齿密度中等硬度8000-16000 中等布齿密度高硬度16000-32000 高布齿密度极高硬度32000-50000 高布齿密度(超强齿)三、地层硬度分级牙轮钻头机械钻速（h/m）地层硬度岩石类型抗压强度（Mpa）111/124 15~30 很软粘土、粉砂岩、砂岩〈25116/137、437 9~15 软粘土岩、泥灰岩、砂岩25~50126/139517/537 4.5~9 中软粘土岩、褐煤、砂岩、粉砂岩，凝灰岩50~75211/217517/537 2.5~6 中等泥岩、灰岩、硬石膏砂岩（钙质）75~100211/236537/617 1.5~2.5 中硬灰岩、硬石膏砂岩（钙质）100~200311/347627/637 1~1.5 硬泥岩（钙质）、砂岩（质）粉砂岩100~200637、737、837 1 极硬石英石、火成岩〉200岩石的可钻性在岩土钻掘工程设计与实践中，人们常常希望能事先知道所施工岩石的破碎难易程度，以便正确选择合理的钻（掘）进方法、钻（钎）头的结构及工艺规程参数，制定出切合实际的岩土钻掘工程生产定额。
浅谈钻井钻头的优选
浅谈钻井钻头的优选钻头是钻井工艺的主要工具之一，它直接影响着钻井速度、钻井质量与钻井成本。
在钻井施工中，必须根据工程设计内容，充分考虑剖面类型、地层岩性、地层可钻性等因素，确定钻头类型，以提高地层的适应性。
本文论述了西南石油工程临盘钻井分公司的一些先进做法。
标签：选型原则；选型方法；选型试验1、钻头选型原则钻头选用，必须考虑其关键的影响因素，考虑地层岩性、井身结构、钻具组合、钻井液性能、邻井情况以及期望值和经济评价。
在现场施工中，钻头选型的一般原则是：根据地层特性，选择综合性能良好，使用寿命长，机械钻速高，能适应动力钻具特性的高效钻头。
选用的钻头，攻击性要强、清洗效果好，以提高机械钻速；牙齿耐磨性要好、抗冲击性要强、保径效果要好、耐冲蚀性要强，以延长钻头寿命；轴承密封要好，以延长轴承寿命；钻头导向性要好，以满足井眼要求；稳定性要好，以便钻头工作平稳。
2、常用的钻头选型的方法目前，国内已成功地开发出多种形式的钻头优选方法和技术。
大体上呈现出三大技術发展方向和各自的研究领域，我们通过对其主要技术发展方向的研究，以及对各种钻头优选方法上优劣性的评价，再结合我们实际现场应用状况分析，确定出一种综合性强的钻头优选方法。
西南石油工程临盘钻井分公司常用的钻头选型方法（1）根据邻井资料选型对邻井相关资料逐地层逐钻头进行分析，以最优钻速和进尺为标准，从中选出合适的钻头类型和钻井参数。
（2）根据钻头分类标准选型因各钻头生产厂家所生产的各种类型钻头是根据岩石的软硬特性设计的，这样一来就可根据所钻地层的软硬级别选用对应的钻头类型。
（3）根据统计方法选型一般地，老油区有着丰富的钻头使用资料，对这些资料进行统计分析，得到各类钻头的定量使用指标，如机械钻速、钻头寿命、钻头进尺、每米成本等，根据各项指标的高低进行对比完成钻头选型。
常用的这几种钻头选型方法均依靠室内测定的岩石可钻性，是目前现场采用较为普遍的钻头选型方法。
由于岩石可钻性表征了岩石抵抗钻头破碎的能力，是选择钻头、提高钻井速度的基础，因此这类钻头选型方法在现场应用中具有很强的指导作用。
钻头分析及选型
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钻 头分析及选 型
朱 红 增
摘
（ 新疆煤田地质局一五 六勘探队 ， 新疆 乌鲁木 齐 ８ ３ ０ ０ ０ ９ ） 要： 本文就在煤 田地质钻探过程 中常用的金刚石钻头、 牙轮钻头、 Ｐ ＤＣ钻 头的工作原理 ， 组成结构 ， 破岩机理 ， 选用原则等做 一些
简 单 的介 绍 。 关键 词 ： 金 刚石 ； 牙轮 ； 复 合 片钻 头
金属落物。 １ ． ２ ３先用小钻压、 低转速磨合 Ｓ 后用合适钻压和高转速钻进。 性。 ３ ２ Ｐ Ｄ Ｃ钻头破 岩机理 。切削 切磁碎岩石。软的塑隆 １ ． ２ ． ４采用低 ０ — ５ ０ ｋ Ｎ ） 、削类 似车刀切削金属的过程。硬的 ２牙轮钻头 牙轮钻头在无岩芯钻进中使用的范围越来越广， 在井底破岩中起着 压碎及小剪切—大剪切。 ３ ３优缺点 。 缺点 彀 ｊ 差＇ ３ ５ ０ ℃以上加速磨损。 抗７ 牛 击能ｌ 力 较差。 主导作用牙 轮钻头由钻头体 、 牙抓 掌） 及牙轮轴 、 牙轮及牙齿、 轴承、 储 优 ： （ １ 煅高的硬度嗣 的９ — １ ４ 倍颁质合金的 ３ ～ ５ 倍 高的抗压强度 油润滑密封系统、 喷嘴等部分组成（ 见图 １ ） 。 ￣ ４ 倍 ④良好的自 锐ｆ 生 化钨基体比聚晶层磨损速度快 （ ４ ） 抗冲 ２ ． １牙轮。 单锥牙轮 主锥 ＋背锥搬弛层。 复锥牙轮 主锥 ＋副锥 ＋背 闭 的３ 击韧 眭比天然金刚石好， 比硬质合金差。聚晶层经受冲击 载荷作用易碎 锥 软到中硬。 锋锐边刃， ｛ 艮 容易碎裂 对温度较 ２ ２牙齿。锣 Ｅ 齿一 在牙轮锥面 Ｅ 巨 重 先 出’ ｛ 契 形硬 仨 金 镶齿 一 镶装 裂。尤其是新复合片刚开始接 触岩石， 敏感。３ ５ ０ ￣ Ｃ 左右磨 损速度显著加快 ０ ０℃左 强度失效。 在牙轮锥面上有 多种齿形适应不同地层。 ３ ４工作音 ０ 西 。 （ Ｄ内夕 卜 钼 币 ０ ｊ 靛 夕 Ｈ 往 较长， 亍 齿多磨 损 ２ ３喷嘴。 钻井液流出钻头射向井底的流道。 高压钻井液流经喷嘴后 均匀适合中硬均质地层况 图 ２ ） 。②钻头表面积较小， 清洗效果 ｌ 子 ； 载荷分 产生高速流动的水射流清 除井底岩屑 狙 岩石。 三牙轮钻头—般安 白云岩等较硬地层况 图 ３ ） 。 ③侧向推力指向钻 装 ３个喷嘴， 直径—般为 ７ － １ ３ ａ ｒ ｍ。用卡簧固定在水眼内， 并用 Ｏ形圈密 布较均匀用 于钻石灰岩、 头中心 俐 于防斜． 夕 面积大 布齿多刑 于提高寿命。用于软地层（ 见 封。 ） 。 ＠冠 嫩 目较平缓戴荷分布键昀匀。 外侧采用圆弧， 布齿面积较 ２ ４牙轮钻头在井底的工作原理。 公转： 牙轮随钻头一起旋转。自转： 图４ 周 ５ ） 。 习 啮 绕 矛轮轴线作逆时针方向旋转称 自 转。 滑动： 牙轮齿相对于井底的滑 大。用于硬地 见 ４ Ｐ Ｄ Ｃ钻头的选用原则 移危 括径向ｃ 轴向） 和切向 （ 周向 恸。 ４ ． １ Ｐ Ｄ Ｃ钻头适用于软到中硬的均质地层， 特别适用于泥页岩地层。 ２ ５牙轮钻头的破岩作用。ａ 纵向振动产生的冲击力和静压力 古 ＿ 压） 不适合钻软硬交错地层和砾石层。 起使牙齿对地层产生７ 申 击、 压碎作用形成体积破碎坑。 ｈ 牙轮牙齿的径 ４ ２与牙轮钻头相ｔ ＆ Ｐ Ｄ Ｃ钻头宜采月 孙 压、 高转速钻进。 向滑动和切向滑动对井底地层产生 ４ ３钻头下井前 底要清洁 金属落物。新钻头钻进时先 用小钻压 剪切作用捌 碎齿间岩石。ｃ ． 高速射流 和低转速磨合井底。 对井底岩石产生冲蚀作用， 辅助破碎
钻头选型原则及新方法介绍
钻头选型原则及新方法介绍周春晓1,任海涛2(1.西南石油大学应用技术学院;2.西南石油大学机电工程学院,四川成都 610500) 摘 要:钻头选型是油气钻井工程设计的重要内容,本文阐述了钻头选型的基本原理,针对岩屑测试法、测井数据解释法、通用钻头选型法和数字化钻头仿真分析法等几种钻头选型新方法进行了介绍,特别是数字化钻头仿真分析法在国内各大油田的应用获得了良好的经济及技术价值。
关键词:钻头;抗钻特性;选型原理;选型方法;仿真分析 中图分类号:T E921+.1 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)15—0072—02 目前石油钻井工程中绝大多数的钻井进尺都是由牙轮钻头和PDC 钻头完成的,钻头工作性能的好坏与地层岩石的适应性和钻井方式有着密切的关系,随着现代钻井技术的发展,给钻头技术服务提出了进一步的要求,准确的利用各种手段、方法进行钻头选型来满足钻井工程现场的实际需要,具有非常重要的实际意义。
特别是2000年以来,国内外学者提出了多种钻头选型新方法,也取得了很好的应用效果[1-3]。
1 钻头选型原则在选择钻头时所遵循的原则主要有三个方面:功能性原则,经济性原则和最小比能原则。
功能性原则就是指在石油、天然气勘探开发过程中对井眼轨迹、井身质量以及钻井方法的要求的不同,对所使用的钻头提出了一些特殊的功能性要求,如定向造斜功能、稳斜功能、抗漂移性能、穿夹层性能等等。
因此,钻头选型的第一原则是要满足钻井本身所需要的功能性原则。
其次,钻头选型的原则是经济性原则,该原则以每米钻井成本最小化为优化目标,综合考虑钻头成本、起下钻成本、钻机运行成本以及钻进成本等,该原则是目前钻头选型中所普遍遵循的原则。
随着各大石油公司及钻井单位把“加快油气资源勘探开发速度”作为其基本的指导思想,为高效、安全钻井,最小比能原则常常也作为钻头选型的指导原则。
所谓“最小比能”是指钻头从井底地层上钻掉单位体积岩石所需要做的功达到最小,该原则作为钻头选型指导原则时可认为钻头比能越低,表明钻头的破岩效率越高,钻头使用效果也越优。
钻井工程中钻头选型探析
钻井工程中钻头选型探析【摘要】钻井工程中，钻头选型有着重要的作用。
本文从钻头选型依据与钻头选型原则出发，论述了钻井工程中钻头选型的方法，并结合实例对钻头选型进行了论述。
该研究对我国钻井工程中的钻头选型有一定的借鉴作用。
【关键词】钻井工程钻头选型方法钻头的类型在提高钻头使用效果方面有着重要的作用。
这是因为钻头类型不同，钻头的性能就会存在区别，同一类型的钻头，钻头的结构参数不一样，性能也会存在区别，甚至同一型号的钻头，厂家不一样，钻头的性能也不一样。
确定哪一类的钻头，同类的钻头应确定何种型号的钻头，同一种型号的钻头应确定哪个厂家的钻头，与钻井速度以及钻井所支出的成本都有着密切的联系[1]。
正因为如此，本文对钻井工程中钻头的选型进行深入的探讨。
1 钻头选型的依据与原则钻头选型的依据包括地层条件、钻井方式、轨迹控制、井眼尺寸以及地质设计要求等等。
以钻头选型中所依据的地层条件为例，所钻地层的岩石所具有的机械力学方面的特性对钻头选型都有一定的影响。
又如轨迹控制，是造斜还是稳斜等等。
在钻井工程中，钻头选型的原则主要应满足功能性、经济性以及最小比能三个原则。
功能性指的是在石油以及天然气的开发过程中由于井眼轨迹以及井身质量等方面的要求不同，进而对所选用的钻头存在着特定功能性要求的情况，如穿夹层性能。
经济性指的是在钻头选型中应坚持以钻头每平米成本最低为原则，在选型的过程中应综合分析钻头成本以及钻机运行成本等等，该原则是钻井工程中钻头选型中通常必须遵守的首要选择[2]。
除此以外，在钻井工程中钻头选择中还应贯彻最小必能原则，该原则指的是钻头从井底地层上钻到单位体积岩石所做的功应是最小的，也就是说钻头的比能越低说明钻头的破岩效率则越高，所选择的钻头的使用效率也越好。
2 钻井工程中钻头选型方法分析在钻井工程中，钻头本身是在不同的地层岩石特性条件下进行钻进，钻头在使用过程中强调的是钻井效益与钻头钻进效果都是最优的。
从现有的钻井工程中钻头的选型方法来看，首先，以地层条件、钻井方式、井眼的轨迹控制要求、井眼本身的尺寸与地质要求等来确定合适的钻头使用类型。
钻头优选与合理使用技术
钻头优选与合理使用技术(总23页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--钻头优选与合理使用技术一、概述在旋转钻井中，钻头是破岩造孔的主要工具，它的质量优劣及其与地层、岩性和它钻井工艺条件的适应程度，直接影响着钻井速度的高低，因而根据地层条件合理选择钻头类型和钻井参数，则是提高钻速、降低钻井成本地重要技术环节。
在深井钻井过程中钻头要钻遇、钻穿多套地层中和多种岩石，由于岩石是具各向异性的非均质体，其品种极多且性质各异，因而从事钻头选型工作研究的石油钻井科技工作者，面对的是一庞大而复杂的集合体。
故钻头类型优选方法的先进性及其所选钻头类型与地层的适用程度，从一定意义上讲制约着深井钻井速度的大幅度提高和钻井成本大幅度下降，是目前国内外钻井工程技术领域相当重视与关注的一项重要研究工作，多年来各国都在下大力,投入大量资金和众多人员进行该方面的试验与研究,以期获取行之有效且能为优质高效钻井提供技术支持的钻头选型方法。
石油勘探开发高速度与低成本目标的实现，很大程度上取决于钻井的高速度。
目前国内外畅行的提高钻井速度的主要技术途径，是实施优快钻井配套技术，该项技术的核心内容是由软件技术－高水平的钻井工艺技术和硬件产品－与地层适用性强的高效钻头两部分内容组成。
因而欲求获取钻井的高速度，即实现提高钻井速度、缩短建井周期的工作目的，除应在不断进行钻井工艺技术方面技术创新、研究开发外，另一重要技术途径是注重研制新型钻头和合理选择及使用钻头。
二、国内外相关钻头选型方法综述自钻井应用于探矿工程开始至今，新型钻头研制与钻头选型工作，一直是钻井技术领域中研究的主要课题，随着钻井工艺技术的不断进步与提高，钻头选型方法在不断提高与完善，但此项工作将永远是该项技术领域中研究的主题。
现将国内外有代表性的几种钻头选型方法予以归类综述。
（一)经验钻头选型法本方法俗称现场钻井资料选型法，其提出和应用开始于钻井工程的初始阶段，后经从事石油钻井工程现场施工和科研人员几代人的不断完善提高、逐步形成为一套行之有效的实用方法，目前现场钻井技术人员多采用这一方法选择钻头类型。