Φ311FS系列PDC钻头选型与应用
PDC钻头的特点与合理使用的探讨
174PDC钻头代表了钻头的一个新的发展阶段。
这种钻头通过破碎岩石作用钻进岩石。
安全系数高，风险低。
金刚石复合片为聚晶片，后约1/32in，镶嵌在已植入钻头本体预先所钻的洞内的碳化物金属块里。
1 PDC钻头的结构PDC钻头结构有钢体与胎体两种类型，其中胎体钻头的材料为铸造碳化钨粉，经烧结制成钻头，在烧结时钻头工作面留下窝槽，然后再在窝槽上直接焊接复合片。
钢体钻头的材料为整块合金钢经机械加工铸成，然后在碳化钨齿柱上将复合片制成切削齿，并将切削齿镶嵌在钻头体上，保径部位也是将金刚石块或其他耐磨性材料镶嵌在钻头体上，为防止冲蚀，可在钻头工作面上喷涂一层耐磨材料。
PDC钻头工作面的几何形状其对钻头的稳定性、井底清洗、钻头磨损及钻头各部荷载的分布都有明显的影响。
钻头工作面性状有五个基本要素，包括顶部、内锥、肩部、侧面与保径。
2 PDC钻头的工作原理PDC钻头实际上就是微型切削片刮刀钻头，所以PDC 钻头的工作原理基本与刮刀钻头的基本相同，在软至中硬的地层中钻头通过剪切方式将岩石破碎，在较小的钻压下就能够完成高机械钻速。
由于聚晶金刚石层极薄（1mm）左右、极硬，且比碳化钨衬底的耐磨性高100倍以上，因此在切削岩石过程中刃口能保持自锐。
3 PDC钻头的特点PDC钻头特点主要有以下几个方面：即没有活动的零件，切削钻用能力强，钻头有较长的使用寿命，和比其它类型钻头相比较其机械钻速和抗冲击性更高，最适合于井下动力钻井。
获得极高的机械钻速，与牙轮钻头相比，PDC钻头本身没有活动件，可防止掉牙轮等井下事故与复杂情况的发生。
4 PDC钻头适用性PDC钻头主要在软至中硬地层中比较适用，地层有适度的研磨性，PDC钻头在砾石、燧石及大段不均质地层中应该避免使用。
同时根据地层的具体情况要选择合适的PDC钻头，当遇到硬且脆的地层则要选择布齿密度大、切削齿初刃小的钻头类型；遇到软土地层则需要选择布局密度小、切削齿初刃大的钻头，增加钻头的吃入深度以及有助于井底清洗，防止钻头泥包。
PDC钻头模具三维设计和数控加工技术研究与应用
PDC钻头模具三维设计和数控加工技术研究与应用摘要本文对PDC钻头模具三维设计和数控加工一体化技术的方法、步骤和相关工艺技术进行了研究。
解决了PDC钻头模具辅助设计二维数据的三维转化问题，提出了模具三维造型和参数化开发的方法，并应用CAD／CAM系统软件PRO／E建立了PDC钻头模具三维模型，应用PRO／PROGRAM(程序)开发模块进行PDC钻头模具造型的参数化开发，并编制了相应的参数化开发软件，提高了PDC钻头模具造型速度和准确性。
在建立PDC钻头模具三维造型的根底上，确定了模具数控加工工艺，摸索出一套利用PRO／E软件进行PDC钻头模具计算机辅助制造的方法和步骤，实现了PDC钻头模具一次装卡、一次成形的高精度自动化数控加工技术。
关键词 PDC钻头模具三维设计数控加工技术 CAD／CAM 聚晶金刚石复合片钻头(简称PDC钻头)由钻头体、接头组成，根据钻头体按材料的不同分为胎体PDC钻头和钢体PDC钻头。
胎体PDC钻头的钻头体是采用铸造碳化钨粉和浸渍料经无压浸渍烧结而成的。
钻头体形状是通过模具的形状而间接实现的。
模具由底模、中模和上模三局部组成。
模具的中模和上模的设计与加工都很容易实现。
但底模是具有复杂曲面特征的实体，PDC钻头的冠部形状参数、切削齿位置和方向参数、水力结构参数等都是通过底模的形状来实现的。
因此底模的设计和加工是模具设计和加工中最重要的一局部，其设计的好坏和加工的精度都直接关系到钻头的最终使用效果。
高质量的模具是保证PDC钻头质量的关键因素之一。
目前国内PDC钻头模具的形成主要有三种方法。
第一种(应用最多的，如以下列图)是利用普通车床车削形成钻头冠部形状，依靠分度头手工划线定位、普通万能铣床铣削完成切削齿和水眼的加工，再通过手工修模完成水力结构的造型等多道工序完成的。
这种加工方法的缺点是工人劳动强度大、加工精度低、人为误差大，难以控制和保证质量，很难到达设计的要求。
第二种是数控加工，利用数控机床加工形成钻头的冠部形状和切削齿的定位，然后再通过手工修模或者粘上相应形状成形的水力结构(粘上以后也要进行一定的手工修理)而最后形成模具的。
浅议PDC钻头钻具组合的应用技术
浅议PDC钻头钻具组合的应用技术作者：杨振平来源：《中国科技博览》2012年第12期[摘要]：“PDC钻头+…”的钻具组合在钻井施工中得到广泛应用，对增加钻井效益起着重大作用，已是不争的事实，但在实际应用中，由于种种原因，时有达不到预期目的的情况发生，往往出现造斜率，钻进速度的不理想。
本文综合实钻中遇到的一些问题，结合几口井的现场施工情况，解析了PDC钻头的结构对造斜率因素的影响，PDC钻头对不同的地层适应性不同，以及在使用PDC钻头在钻井施工中，由于人为的操作因素不同，而对钻头使用效果产生了不同影响。
提出对选用的钻头的优选，人们认识观念的革新是提高钻井速度，增加钻井效益的关键。
[关键词]：PDC钻头动力钻具造斜率中图分类号：TE921 文献标识码：TE 文章编号：1009-914X（2012）12- 0237 -01引言“PDC钻头+…”的钻具组合在现代钻井中得到国内外钻井界的认可，在定向井钻井中有着广泛的应用，为提高现代钻井技术，缩短钻井周期，增加钻井效益起着重大作用，但在实际应用中，无论在浅井、中深井及深井中还是在泥浆处理不好的定向井中、滑动钻进中井段比较长的定向井中以及浅、中、深水平井中，由于种种原因却达不到预期目的，造成不必要的损失。
当施工中急需增井斜的时候，原计划有一定造斜能力的动力钻具关键时候造斜能力失常，无法满足要求，增斜就是不理想，这样有可能重新起钻换动力钻具，耽误工期；也有可能因为这趟钻不成功造成填井，施工人员难以解脱；容易憋泵，动力钻具寿命降低，易于损坏；损坏钻头，钻头容易断齿、掉齿，有的甚至连根拔起掉成秃头，造成井下落物；工具面变化厉害，大绳打扭，造成事故，在有些应用有线随钻施工的井中，工作中稍有粗心，电缆往往因为钻具摆动而打扭造成断路或短路；侧钻井中掌握不好参数，侧钻不容易成功，因此有必要对“PDC钻头+…”的钻具组合进行研究。
1 施工实例与因素分析（1）新疆YM7-H1井。
PDC钻头使用技术措施
PDC钻头使用技术措施
首先，选用适当的PDC钻头。
根据不同的地质条件和钻井需求，选择合适的PDC钻头参数，包括刀具尺寸、面矩形数、刀头密度等。
正确的选择可以提高钻头的钻进速度和钻井效率，降低故障率。
其次，对PDC钻头进行合理的刃角设计。
刃角是指刀具刃部与钻杆轴线的夹角，合理的刃角设计可以减少切削力，降低钻头的磨损。
根据不同的地层特性和钻井目标，选择合适的刃角，可以提高钻头的稳定性和服务寿命。
第三，进行适当的钻井参数控制。
钻井参数包括转速、进给速度以及泥浆性能等。
合理的钻井参数可以保证钻头在工作时以最佳状态运行，提高钻进速度，减少钻头的磨损和损坏。
根据不同的地质条件和钻井目标，进行钻井参数的优化，可以提高钻头的效率和钻井效果。
第四，加强钻头的维护保养。
定期检查PDC钻头的磨损情况，并及时更换损坏的刀具，可以延长钻头的使用寿命。
在钻进过程中，注意及时清理钻井废料，避免其在钻头上堆积，影响钻头的工作效果。
同时，定期对钻井工具进行清洗、检查和润滑，可以减少钻井工具的故障率，延长使用寿命。
第五，进行合理的钻井操作。
在使用PDC钻头时，需要注意避免钻头的过度震动和振动，避免过大的负荷和冲击力，以免导致钻头的损坏。
同时，需要根据地层特性和钻井目标，合理选择钻进速度和钻进方式，避免过高的转速和过大的进给速度，以免引起过高的温度和磨损。
PDC钻头使用方法
PDC钻头使用方法PDC钻头使用方法简介PDC钻头（Polycrystalline Diamond Compact Drill Bit）是一种经过高温和高压处理的人造金刚石钻头，广泛应用于岩石、矿石和化石的钻探领域。
它由钻头身和刀翼两部份组成，钻头身用于连接钻杆，而刀翼由多个成行的金刚石刀片组成。
PDC钻头具有高效率、高质量和长寿命等优点，在钻探作业中发挥着重要的作用。
本文将介绍PDC钻头的使用方法，包括前期准备工作、钻井过程中注意事项以及钻井结束后的处理方法。
前期准备工作在使用PDC钻头之前，需要进行以下准备工作：1. 钻头检查在使用PDC钻头之前，必须对其进行彻底的检查。
首先，子细检查钻头是否有损坏或者磨损，如果有，应及时更换。
其次，检查钻头的连接罗纹是否完好，如果有松动或者损坏，应进行修复或者更换。
最后，检查钻头刀翼上的金刚石刀片是否完整，如果有缺损，应及时修复或者更换。
2. 井下环境评估在使用PDC钻头之前，必须对井下环境进行评估。
例如，需要了解井下岩石的性质、井深、井孔直径和估计遇到的地层情况等。
这些信息对于选择合适的钻头型号和确定钻头使用参数至关重要。
3. 钻头连接在使用PDC钻头之前，需要将其与钻杆连接起来。
连接时，应将钻头与钻杆的罗纹进行匹配，并使用扳手或者扳手夹紧。
连接完成后，应进行适度的拉力测试，以确保连接坚固可靠。
钻井过程中的注意事项在进行钻井作业时，使用PDC钻头需要注意以下几点：1. 钻速控制在使用PDC钻头时，必须控制钻速。
过高的钻速可能导致钻头损坏或者失效，过低的钻速可能导致效率低下。
通常情况下，钻速应根据地层情况和钻头型号来进行调整，以达到最佳钻速。
2. 注浆排渣在使用PDC钻头时，必须注意注浆排渣。
适当的注浆可以降低钻头的磨损，并有效冷却钻头，减少磨擦产生的热量。
同时，及时排渣可以避免钻头阻塞，提高钻井效率。
3. 防护措施在使用PDC钻头时，需要采取一些防护措施。
pdc钻头使用注意事项
pdc钻头使用注意事项PDC钻头，全称为聚晶金刚石复合钻头，是一种新型的钻头，具有高效、高精度、高可靠性等优点，被广泛应用于石油、天然气、地质勘探、矿井开采等领域。
但是，在使用PDC钻头时，也需要注意一些事项，以确保其正常使用，下面就来详细介绍一下。
1. 钻头的选择PDC钻头有多种不同的型号和规格，因此在使用前，要根据实际需要选择合适的钻头。
首先要考虑的是钻头的尺寸和形状，要根据井眼的大小和形状来选择合适的钻头。
其次还要考虑钻头的切削性能，不同的钻头有不同的切削性能，要根据作业的地质条件和岩石类型来选择合适的钻头。
最后还要考虑钻头的耐磨性和寿命，要选择寿命长、耐磨性好的钻头，以提高工作效率和降低成本。
2. 钻头的安装在安装钻头时，要按照厂家提供的安装说明进行操作。
首先要检查钻头的外观，确保没有损坏和松动的部分。
然后要检查钻头的连接螺纹是否正确，是否紧固牢固。
在安装钻头时，也要注意避免使用过长的钻杆，以免影响钻头的工作效率和寿命。
3. 钻头的使用在使用钻头时，要根据实际情况进行调整和控制。
首先要控制好钻头的进给速度和转速，以保证钻头的切削效果和寿命。
其次要注意保持钻头的冷却液的供应，以防止钻头过热导致损坏。
最后还要注意钻头的清洁，及时清除钻头上的岩屑和泥浆，以保证钻头的切削效率和寿命。
4. 钻头的维护在使用完钻头后，要及时进行维护和保养，以延长钻头的使用寿命。
首先要清洗钻头，将钻头上的岩屑和泥浆清除干净。
其次要检查钻头的外观，是否有损坏和磨损的部分。
最后还要对钻头进行润滑和防锈处理，以保证钻头的质量和寿命。
PDC钻头是一种高效、高精度、高可靠性的钻头，但是在使用时也需要注意一些事项。
正确选择钻头、安装钻头、使用钻头和维护钻头，都是确保钻头正常使用的重要环节。
只有在严格按照要求进行操作和管理时，才能发挥PDC钻头的最大效益，提高工作效率和降低成本。
PDC钻头使用方法
PDC钻头使用方法PDC（Polycrystalline Diamond Compact）钻头是一种高效、高精度的钻井工具，广泛应用于石油、天然气勘探和采集过程中。
本文将介绍PDC钻头的使用方法，包括选型、安装和维护等方面的内容。
1. PDC钻头的选型在选择PDC钻头之前，需要考虑以下几个因素：1.1 钻井环境PDC钻头的性能受到钻井环境的影响。
根据钻井地层的硬度、饱和度、温度等因素，选择合适的PDC钻头，以确保钻井工作的效率和质量。
1.2 钻井目标不同的钻井目标对PDC钻头的要求不同。
例如，对于探测天然气储层的钻井，需要选择具有较高冲击强度和耐磨性能的PDC钻头。
1.3 钻井参数钻井参数包括钻速、切削速度、进给速度等。
根据钻井参数的要求，选择具有相应性能指标的PDC钻头。
2. PDC钻头的安装对于PDC钻头的安装，需要依次进行以下步骤：2.1 准备PDC钻头在安装PDC钻头之前，需要检查钻头的质量和完整性。
确保PDC钻头没有损坏或磨损。
2.2 加固钻头连接部分将PDC钻头安装在钻杆的连接部分。
使用正确的扳手和力量，将钻头牢固地固定在钻杆上。
2.3 进行预检安装好PDC钻头后，进行预检。
确保钻头连接部分牢固可靠，并进行必要的检查和调整。
3. PDC钻头的使用注意事项在使用PDC钻头时，需要注意以下几点：3.1 控制钻速在钻井过程中，要根据地层的硬度和井眼的尺寸，适当控制钻头的转速。
过高的钻速可能导致钻头过度磨损或损坏。
3.2 保持稳定保持钻井过程的稳定性是使用PDC钻头的关键。
通过控制进给速度和注浆质量，保持钻头的稳定工作。
3.3 注意钻头冷却PDC钻头因为切削过程中会产生高温，所以需要进行有效的冷却。
采用合适的冷却液体，保持钻头的正常工作温度。
4. PDC钻头的维护定期进行PDC钻头的维护，可以延长其使用寿命。
以下是几个常见的维护方法：4.1 清洗和磨削定期清洗和磨削PDC钻头，去除切削面上的积土和残留物。
PDC钻头工作原理及相关特点剖析
PDC钻头工作原理及相关特点剖析1.工作原理PDC钻头主要由钻头主体、切削结构和钻头连接装置组成。
其中，切削结构是PDC钻头的核心部分。
切削结构通常由若干个聚晶金刚石片组成，这些片通过硬质合金基体和钻头主体连接在一起。
当钻具旋转时，切削结构上的聚晶金刚石片与钻井地层接触，通过摩擦和冲击力来实现岩石的切削和破碎，从而实现钻井作业的目的。
PDC钻头之所以能够高效地进行切削，主要得益于聚晶金刚石的特殊结构和性质。
聚晶金刚石是通过高温高压合成的人工合成金刚石材料，其硬度远远高于地层中的普通岩石。
同时，聚晶金刚石具有非常好的热稳定性，能够在高温环境下保持其切削能力。
因此，PDC钻头在钻井过程中能够快速、高效地切削地层，提高钻孔速度和钻井效果。
2.相关特点（1）高硬度：PDC钻头主体采用硬质合金材料，而切削结构上的聚晶金刚石片具有非常高的硬度。
这使得PDC钻头能够抵御地层中较硬岩石的切削和破碎，提高钻井效率。
（2）良好的耐磨性：聚晶金刚石具有很高的耐磨性能，即使处在高速旋转和高压力下，也能保持较长时间的使用寿命。
这使得PDC钻头在长时间连续作业中具有更好的性能稳定性。
（3）良好的热稳定性：PDC钻头的聚晶金刚石片在高温环境下依然能够保持较好的切削能力，不易产生塑性变形和热损伤。
这使得PDC钻头在高温油气田勘探钻井中得到广泛应用。
（4）低扭矩：由于PDC钻头的切削面积较大，钻进过程中产生的扭矩相对较小，可以减少钻井设备的负荷和能耗，提高钻井作业的效率。
（5）钻速快、钻屑排除好：PDC钻头具有较大的切削面积和切削速度，可以快速破碎地层岩石，提高钻井速度。
同时，切削结构上的切削槽和孔水精心设计，有利于钻屑的排除，减少钻井堵塞的风险。
（6）适应性广：PDC钻头适用于钻探各种地层，如软岩、硬岩、砂岩、页岩等。
可以用于直钻、倾斜钻和水平钻井，满足不同场地和作业需求。
综上所述，PDC钻头以其高硬度、高抗磨损性和高热稳定性等特点，在石油和天然气勘探钻井领域得到广泛应用。
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Φ311.15FS系列PDC钻头在彩南探井的选型与应用科技成果报告
钻井四公司
2007年11月25日
Φ311.15FS系列PDC钻头在彩南探井的选型与应用彩南探井地处准噶尔盆地东部五彩湾凹陷构造，临近彩南油田开发区、五彩湾气田，地表为戈壁黄泥滩。
主要探明古生界石炭系（巴塔玛依内山组）的含油气情况。
该构造地层较全，自下而上从石炭系（C2b）到吐古鲁群，地层分层及岩性见下表：
今年钻井四公司在该构造承钻彩54、彩55井两口预探井，为提高二开段Φ311.15井眼的钻井速度，加快油气勘探的步伐，根据地层岩性认真开展了Φ311.15FS系列PDC钻头的选型与应用，取得了一定的效果。
一、邻井牙轮钻头的使用情况
彩201井钻头使用概况
彩202井钻头使用概况
彩51井钻头使用概况
根据以上的统计表可以看出，侏罗系至二叠系地层，牙轮钻头的平均机械钻速只有3-4米/小时，由于牙轮钻头机械钻速慢严重地影响了钻井的周期。
二、彩54、彩55井Φ311.15FS系列PDC钻头的选型与应用
根据两口井邻井的实钻地层的岩性情况，经分析研究PDC钻头选型如下：
1.考虑到白垩系吐谷鲁群底部有砾石层，必须用牙轮钻穿砾石层后，再下PDC钻头，从石树沟地层到八道湾底部以上地层岩性发育较疏松，大多为泥岩及泥质粉砂岩，可选Φ311.15FS2463或Φ311.15FS2563BG。
2.PDC钻头钻到八道湾底部砾石层根据钻时的变化及时提钻，防止砾石层损坏PDC钻头，再用牙轮钻头钻穿砾石层后进入克拉玛依组20m左右，再下PDC钻头，考虑到三叠系－二叠系地层岩性较致密，且砂质泥岩、粉砂岩、砂砾岩互层多，可选Φ311.15FS2563BG 钻头，进入平地泉组中下部根据钻时可考虑Φ311.15FM3643Z钻头。
3.彩54、彩55井PDC钻头的实际使用情况和主要技术措施：
1）两口井PDC钻头使用及取得的技术指标
2）PDC钻头使用的主要技术措施
①钻井排量：Φ160缸套双泵排量50—55 l/s，有利钻头的清
洗和岩屑的携带和井眼的净化。
②钻压：40－80 KN 转速：120 r/min 泵压：18-20 MPa
③认真落实“钻一划一”的井眼修复措施，划眼时间不少于1－2分钟。
④由于钻时快、岩屑多，为确保井下的安全，每钻进50－70m 增加洗井时间20－30分钟，最大限度减少井筒内岩屑浓度。
⑤落实短提及长提措施，认真执行相关操作规程，防止卡钻事故的发生。
⑥使用好固控设备，以“净化”保“优化”。
⑦防止井下落物。
⑧钻遇砂岩及砾岩层及时调整参数，降低钻压及转速通过，防止先期损坏PDC钻头。
三、PDC钻头使用效果分析
通过两口井Φ311.15FS系列PDC钻头使用和取得的效果来看，Φ311.15FS2463Z、Φ311.15FS2563BG较为适应，而Φ311.15FM3643Z两口井在二叠系都未使用成功。
特别是Φ311.15FS2563BG这种型号的钻头软硬地层都较适应，取得一定的效果。
取得的效果与邻井同井段牙轮钻头的指标对比分析如下：
邻井同井段牙轮钻头的指标统计如下：
统计彩201、彩202、彩51井牙轮钻头的平均机械钻速为：3－4 m/h。
通过以上的对比分析：彩54井、彩55井PDC钻头取得的综合效益如下：
ZJ-50钻机小时费用：2046元/小时
Φ311.15FS2563BG钻头费用：21万元
节约纯钻时间：（1536m+1568m）/3.5 m/h－（164 h+158 h）＝590h
费用：590 h×2046元/h=121万元
节约Φ311.15HJ系列钻头：8只
费用：8只×34000元/只＝27.2万元取得的综合效益：（121万元+27.2万元）－PDC钻头费用21
万元×2只＝106.2万元
钻井四公司
2007年11月25日。