石油钻井之钻头介绍.

上承受的钻压通过牙齿作用在岩石
上，使岩石破碎（压碎作用）。 牙轮在滚动过程中，以单齿、双齿交替接触井底，牙轮中心 的位置忽高忽低，使钻头产生纵向振动。
三、牙轮钻头
钻头在井底的纵向振动使钻 柱不断压缩与伸张，下部钻 柱把这种周期性变化的弹性
变形能通过牙齿转化为对地
层的冲击作用力用以破碎岩 石。这种冲击、压碎作用是 牙轮钻头破碎岩石的主要方 式。
三、牙轮钻头
一般地，钻软到中硬地层的
钻头兼有超顶、复锥和移轴；
钻中硬到硬地层的钻头在设计 上有超顶和复锥；钻极硬和研 磨性较强地层的钻头常采用单 锥牙轮，不超顶也不移轴。
三、牙轮钻头 3、牙轮钻头的分类及选用 1）IADC分类及编号 轮钻头生产厂商众多，这些钻头厂商提供了多种类型和结构的钻 头。为了便于牙轮钻头的选择和使用，国际钻井承包商学会（ IADC）制定了全世界统一的牙轮钻头分类标准及编号方法。 IADC规定，每一类钻头用三位数字代表，个数字意义如下： 第一位数字表示牙齿类型及适钻地层： 1- 铣齿，软地层； 2- 铣齿，中到中硬地层； 3- 铣齿，硬、研磨性或半研磨性地层； 4- 备用； 5- 镶齿，软到中等地层； 6- 镶齿，中硬地层； 7- 镶齿，硬、研磨性或半研磨性地层； 8- 镶齿，极硬、高研磨性地层
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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械钻速较快，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。
三、牙轮钻头
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 。
二、刮刀钻头 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： （1）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；
三、牙轮钻头 1、牙轮钻头的结构 三牙轮钻头的基本结构：
钻头本体：有三片牙掌组装
焊接在一起,上部有连接丝扣。 牙轮：由牙轮体和牙齿组成 锥形的金属体。牙齿分 铣齿和镶齿两种类型
轴承及其储油密封装置
喷嘴
图13-1 三牙轮钻头的结构
三、牙轮钻头 2、牙轮钻头的工作原理 牙轮钻头在井底工作时，钻头 整体围绕钻头轴线旋转（称之为公 转），三个牙轮则依其自己的轴线 在井底滚动（称之为自转）。钻头
钻井中根据所钻地层性质合理选择和使用钻头，对提高钻
井速度具有重要的实际意义。
二、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。
三、牙轮钻头 第二位数字表示所钻地层再细分为1，2，3，4四个硬度等级。 第三位数字表示钻头的结构特征： 1- 无密封滚动轴承； 2- T型外排齿保径；
3- 规径上有镶齿保径；
4- 密封滚动轴承； 5- 密封滚动轴承，规径上有镶齿保径； 6- 密封滑动轴承； 7- 密封滑动轴承，规径上有镶齿保径；
三、牙轮钻头 从1909年第一只牙轮钻 头问世后，牙轮钻头便在全 世界范围内得到了最广泛的 应用。三牙轮钻头是目前旋
转钻井作业中使用地最普遍
的钻头。这种类型的钻头具 有不同的牙齿设计和轴承结 类型，因此能够适应各种类型地层。在钻井作业中，根据 构 所钻地层性质正确选用合适结构的牙轮钻头，就可获得令 人满意的钻进速度和钻头进尺。
三、牙轮钻头 牙轮钻头除了对井底岩石产生冲
击、压碎作用外，还对井底岩石产
生剪切作用。牙轮在井底滚动的同 时还产生牙齿对井底的滑动，牙齿 的滑动对井底岩石形成剪切作用， 象刮刀钻头那样刮削井底。牙齿的
滑动主要是由牙轮的超顶、副锥和
移轴布置引起的。牙轮的超顶布置 和复锥牙轮引起切线方向的滑动， 牙轮的移轴布置则引起轴向方向的 滑动。
HP-滑动密封轴承喷射式铣齿钻头； HPB-滑动密封轴承喷射式保径钻头； XMP-镶齿滚动密封轴承喷射式钻头；
三、牙轮钻头 据所钻地层性质的不同，国产牙轮钻头又分为七种不同类型，
按适用地层从软到硬的次序分别用数字（或字母）1（JR）、2（
主 要 内 容
1
钻头
刮刀钻头 牙轮钻头
2
3 4 5
金刚石钻头
PDC钻头
一、钻头
PDC钻头
金刚石钻头
刮刀钻头
取心钻头
扩眼钻头
牙轮钻头
一、钻头
钻头(Drilling Bit)是石油钻井中用来破碎岩石以形成井眼
的工具。我国常用钻头：
# 按类型分为刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头和 PDC 钻 头（又称复合片齿钻头）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（ 如扩眼钻头、定向造斜钻头等）。
二、刮刀钻头 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
二、刮刀钻头 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
8- 定向井造斜钻头；
9- 其它。
三、牙轮钻头
2）国产牙轮钻头分类
国产牙轮钻头按其结构特征分为八个系列，分别用代号Y、P 、MP、MPB、HP、HPB、XMP、XH表示，各代号的意义如下 ： Y-普通齿牙轮钻头； P-喷射式齿钻头； MP-滚动密封轴承喷射式齿钻头；
MPB-滚动密封轴承喷射式保径钻头；
（2）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； （3）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。
二、刮刀钻头 2、刮刀钻头的正确使用