牙轮钻头工艺

三牙轮钻头使用技术及钻井工艺

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：

1）低失水、低含砂、适当的切力和PH值，能有效保护井壁、悬浮岩屑；

2）低比重、低粘度，能降低循环系统压力、功率损耗；

3）在低返速下能有效携带岩屑；

4）有良好地剪切稀释特性。地层的地质条件不同，选用泥浆的类型及相关性能不同，影响着钻压、转速、水力参数的配合和钻头的失效形式。泥浆性能是钻头磨损的重要因素，如泥浆含砂对钻头流道冲蚀影响很大。

6、泥浆参数

钻进不同井段，所使用的泥浆排量、缸套直径，喷嘴直径、型号及其组合，对选择钻头压力降和钻头水马力具有实际意义。喷射钻井在强化钻头水力效果的同时，造成了钻头流道的损坏。泥浆参数及变化记录，是钻头失效分析的重要依据。如钻头流道冲蚀失效、牙轮基体冲蚀引起掉齿、断齿等破坏与泥浆参数直接相关。

7、钻柱组合

钻柱是联通地面与井下的枢纽。不同的钻柱结构及在井下的受力状态，决定了钻头所受钻压的大小和方向。如定向钻进或井斜较大时，钻头所受实际钻压比钻压表显示的数据要小，若钻柱组合中带有扶正器，实际钻压更小。同时，由于扶正器与井壁的磨擦作用，使得钻头工作平稳性增强，有利于钻头的使用。

8、钻头质量

钻头质量是钻头使用的根本。入井前检查钻头质量、新度，以及喷嘴安装可靠性，对钻头的使用至关重要。检查钻头入井前质量记录，可区分钻头失效属质量原因还是使用原因。

9、上只钻头

每只钻头的失效，均影响到井底的环境和下只钻头的使用。收集上只钻头失效描述记录，分析上只钻头的失效原因，可确定所用钻头在井下的使用环境，判断井下落物、井径、井底形状等对钻头失效造成的影响。

二、与钻头使用相关的知识

(一)、地层岩性

地层由岩石组成，岩石主要由石英、长石、云母、方解石、粘士矿物等十几

种矿物组成，按照成因岩石分为三大类：火成岩、变质岩和沉积岩。

1、地层岩性的种类和特点

粘士和黄土：由直径0.01mm以下的粘土矿物微粒组成的沉积岩。

泥岩及页岩：粘土类的沉积物经成岩作用而形成的岩石。成块状为泥岩，呈薄片层状的为页岩。含石油沥清丰富，可提炼石油的页岩为油页岩。

砂岩：砂粒经胶结在一起形成的岩石。直径为0.5~1mm叫粗砂岩，直径为0.25~0.5mm的叫中砂岩，直径为0.1~0.25 mm的叫细砂岩，直径为0.01~0.1mm 的叫粉砂岩。按胶结物的不同，砂岩分为硅质、钙质等。砂岩有孔隙，可储存流体。孔隙大的砂岩与裂缝发育的灰岩是渗透性好岩石。

砾岩：岩石的颗粒大于1mm叫砾石。由砾石和胶结物形成的岩石叫砾岩。按砾石的大小不同，又分为粗砾岩、中砾岩和细砾岩三种。形状不一且带有棱角的叫角砾岩。

石灰岩：主要成分为碳酸钙，由化学沉积作用，在海洋或陆地湖泊内生成，呈块状，比较致密和坚硬。按成分不同，石灰岩又可分为石灰岩、泥灰岩、砂质灰岩、泥质灰岩、白云岩和介壳灰岩（生物骸壳沉积成岩）。含泥质的灰岩塑性较大，质纯的灰岩脆硬。

2、地层岩石可钻性与分级

岩石的可钻性是决定钻进效率的基本因素，它反映了钻进时岩石破碎的难易程度，是合理选择钻进方法、钻头结构及钻进规程参数的依据。对钻头钻遇地层岩石可钻性进行分析，能了解钻头选型的合理性和对地层的适应能力。一般以钻头的机械钻速和进尺的乘积作为衡量的指标。

影响岩石可钻性的岩石基本属性有：岩石的矿物成分和结构构造、密度、孔隙度、含水性及透水性；力学性质有硬度、强度、弹性、脆性、塑性和研磨性等。一般造岩矿物中石英多、胶结牢固、颗粒细小、结构致密、未经风化和蚀变时，岩石可钻性差；而岩石的硬度和强度高、研磨性强，岩石可钻性差。

影响岩石可钻性的工艺因素有：加在钻头上的压力、转速、泥浆类型和井底排屑情况等。

影响岩石可钻性的技术条件有：钻探设备、钻孔直径和深度，钻进方法，破岩工具的结构和质量等。岩石可钻性分级的观点有四种，其划分方法也有四类。由于工艺技术水平的不断提高，各级岩石可钻性等级间的相对和绝对关系也有变