钻头的认识与使用

实例： 实例：8-1/2″HJT517G
钻头直径代号 钻头系列代号 钻头分类号 钻头附加结构特征代号
三、牙轮钻头的使用与优选 ㈠钻头分类与型号编码 序号 1 2 3 4 5 6 7 适用钻井工艺、 适用钻井工艺、地层及钻头轴承密封 滑动轴承橡胶密封 滑动轴承金属密封 浮动轴承橡胶密封 浮动轴承金属密封 滚动轴承橡胶密封 滚动轴承金属密封 非密封滚动轴承 系列代号编码表 标准系列 HA HJ FA FJ GA GJ W
三牙轮钻头的认识
三牙轮钻头结构
轴承结构
切削结构
储油系统
钻头喷嘴
二、三牙轮钻头的认识
㈠牙轮钻头的结构 3、储油压力补偿系统 、 该装置由轴承密封圈、储油囊、保护杯、压盖、丝堵、 该装置由轴承密封圈、储油囊、保护杯、压盖、丝堵、 当圈等零件组成。其作用是平衡牙轮钻头工作时轴承腔内外 当圈等零件组成。 的压力差，使轴承密封圈在较小压差下长时间正常工作， 的压力差，使轴承密封圈在较小压差下长时间正常工作，防 止钻井液进入轴承腔内和避免润滑脂的漏失， 止钻井液进入轴承腔内和避免润滑脂的漏失，并储存足够的 润滑脂向轴承腔内不断补充， 润滑脂向轴承腔内不断补充，使钻头在密封状态和润滑条件 下良好工作。 下良好工作。
二、三牙轮钻头的认识
㈠牙轮钻头的结构 2、切削结构-----牙轮与牙齿 、切削结构 牙轮与牙齿 牙齿的形状、大小、数量、长短取决于地层 牙齿的形状、大小、数量、 的硬度，地层越软，则牙齿越大、越尖、越少； 的硬度，地层越软，则牙齿越大、越尖、越少； 反之，地层越硬，牙齿越小、越短、数量越多。 反之，地层越硬，牙齿越小、越短、数量越多。
二、三牙轮钻头的认识
㈠牙轮钻头的结构 2、切削结构-----牙轮与牙齿 、切削结构 牙轮与牙齿 硬质合金齿有10多种，如球形、锥形、锲 硬质合金齿有 多种，如球形、锥形、 多种 形、勺形、锥勺形、偏顶勺形、平头形、圆锥锲 勺形、锥勺形、偏顶勺形、平头形、 形等，不同地层、不同岩性其破岩机理不同， 形等，不同地层、不同岩性其破岩机理不同，钻 头牙齿形状也不同。 头牙齿形状也不同。一种型号钻头上往往不全是 一种齿形。 一种齿形。
一、钻头的分类
刮刀钻头
刮刀钻头有双翼刮刀、三翼刮刀、四翼刮刀之分， 刮刀钻头有双翼刮刀、三翼刮刀、四翼刮刀之分，最常见 的为三翼刮刀钻头。 的为三翼刮刀钻头。
一、钻头的分类
牙轮钻头
牙轮钻头按牙轮数目分有单牙轮钻头、双牙轮钻头、 牙轮钻头按牙轮数目分有单牙轮钻头、双牙轮钻头、三牙 轮钻头、多牙轮钻头。最常见的为三牙轮钻头。 轮钻头、多牙轮钻头。最常见的为三牙轮钻头。
岩 性 软 中硬 硬 软 软至中硬 中硬 硬 极硬
1 2 3 4 5 6 7 8
三、牙轮钻头的使用与优选 ㈠钻头分类与型号编码 钻头分类号 第二位为地层分级 号 ——用数字 ～ 用数字1～ 用数字 4分 分 数字 用 第 钻头 地层 分 位
第 首位 位数字 6 对应地层 对应地层 第二位 地层
1 2 6 3 4
三牙轮钻头的认识与使用
一、钻头的分类 二、三牙轮钻头的认识 三、钻头的使用和优选 四、钻头失效分析
三、牙轮钻头的使用与优选
牙 轮 钻 头 的 使 用 与 优 选 钻头尺寸与喷嘴型号 钻头选型原则 现场使用要求 钻头尺寸与扣型 钻头的分类及型号编码
三、牙轮钻头的使用与优选
㈠钻头的分类及型号编码
1、分类：铣齿钻头、镶齿钻头两大类 、分类：铣齿钻头、 2、型号编码 、
二、三牙轮钻头的认识
㈡工作原理
2、钻头的冲击破岩 、 优点：有利于破碎岩石，提高钻井速度。 优点：有利于破碎岩石，提高钻井速度。 缺点：钻头轴承早期损坏； 缺点：钻头轴承早期损坏； 硬质合金齿崩碎； 硬质合金齿崩碎； 钻柱疲劳损坏。 钻柱疲劳损坏。
二、三牙轮钻头的认识
㈡工作原理
3、剪切作用 、 剪切作用是由牙轮在井底滚动的同时还产生牙齿 对井底的滑动实现的。 对井底的滑动实现的。 产生滑动的原因是由牙轮钻头的超顶、 产生滑动的原因是由牙轮钻头的超顶、复锥和移 轴三种结构特点引起的。 轴三种结构特点引起的。
二、三牙轮钻头的认识
㈠牙轮钻头的结构 3、钻头喷嘴 、
S——标准型 标准型
P——保护盖型 保护盖型
M——微长喷嘴 微长喷嘴
二、 三牙轮钻头的认识
钻头结构 钻头认识 工作原理
二、三牙轮钻头的认识
㈡工作原理 1、牙齿的公转与自转 、 牙轮钻头工作时， 牙轮钻头工作时，固定在牙轮上的牙齿随钻头轴线作顺 时针方向的旋转运动---公转。公转速度就是转盘或井下动 时针方向的旋转运动 公转。 公转 力钻具的旋转速度。 力钻具的旋转速度。 钻头工作时，牙齿绕牙轮轴线作逆时针方向的旋转 钻头工作时，牙齿绕牙轮轴线作逆时针方向的旋转-----自转。自转速度与公转速度以及牙齿对井底的作用有关。 自转。自转速度与公转速度以及牙齿对井底的作用有关。 自转
一、钻头的分类
金刚石钻头
金刚石钻头按金刚石来源分为天然金刚石钻头、 金刚石钻头按金刚石来源分为天然金刚石钻头、人造金刚 石钻头两大类。 石钻头两大类。
三牙轮钻头的认识与使用
一、钻头的分类 二、三牙轮钻头的认识 三、牙轮钻头使用和优选 四、钻头失效分析
二、 三牙轮钻头的认识
钻头结构 钻头认识 工作原理
二、三牙轮钻头的认识
㈠牙轮钻头的结构 2、切削结构-----牙轮与牙齿 、切削结构 牙轮与牙齿
a—单锥 b、c—复锥 1—主锥 2—副锥 3—背锥 单锥 、 复锥 主锥 副锥 背锥
二、三牙轮钻头的认识
㈠牙轮钻头的结构 2、切削结构-----牙轮与牙齿 、切削结构 牙轮与牙齿 牙轮上的牙齿分镶齿与铣齿两种，镶齿是在 牙轮上的牙齿分镶齿与铣齿两种， 牙轮外锥面的齿圈上钻孔，镶上大小、 牙轮外锥面的齿圈上钻孔，镶上大小、形状不同 的硬质合金齿；铣齿则直接从牙轮锥体上铣出。 的硬质合金齿；铣齿则直接从牙轮锥体上铣出。 三牙轮钻头的各排齿互相齿合， 三牙轮钻头的各排齿互相齿合，有效而不重复地 全面破碎井底地层岩石，并防止齿槽泥包。 全面破碎井底地层岩石，并防止齿槽泥包。
三、牙轮钻头的使用与优选 ㈠钻头分类与型号编码
首位数————为切削结构类别及地层系列号，由数字1～8表示八个系列 为切削结构类别及地层系列号，由数字1 首位数 为切削结构类别及地层系列号
首位数
表 示 意 义 铣齿， 铣齿，低抗压强度高可钻性的软地层 铣齿， 铣齿，高抗压强度的中到硬地层 铣齿，中等研磨性或研磨性的硬地层 铣齿， 镶齿， 镶齿，低搞压强度高可钻性的软地层 镶齿， 镶齿，低抗压强度的软到中硬地层 镶齿， 镶齿，高抗压强度的中硬地层 镶齿， 镶齿，中等研磨性或研磨性的硬地层 镶齿， 镶齿，高研磨性的极硬地层
三、牙轮钻头的使用与优选 ㈠钻头分类与型号编码 序号
8 9 10 11 12 13
适用钻井工艺、 适用钻井工艺、地层及钻头轴承密封
适用老井开窗侧钻井及深井 适用小井眼钻井 适用以气体作为循环介质的欠平衡钻井 适合高转速， 适合高转速，软或中软地层钻进 适用深井硬地层， 适用深井硬地层，如：火成岩、花岗岩 火成岩、 适用定向井、水平井、 适用定向井、水平井、高温深井钻井
标准系列
YC单牙钻头系列 SMD小井眼钻头系列 Q空气钻井牙轮钻头系列 SWT高效钢齿钻头系列 HF硬地层钻头系列 MD高速马达钻头系列
系列代号编码表——续表 续表 系列代号编码表
三、牙轮钻头的使用与优选 ㈠钻头分类与型号编码 钻头分类号 实例中： 实例中：8-1/2″HJT517G
－－表示 －－表示IADC编码，采用SPE/IADC23937的 编码，采用 的 表示 编码 规定，由三位数字组成。 规定，由三位数字组成。 首位数为切削结构类别及地层系列号； 首位数为切削结构类别及地层系列号； 第二位为地层分级号； 第二位为地层分级号； 末位数为钻头结构特征代号。 末位数为钻头结构特征代号。
二、三牙轮钻头的认识
㈠牙轮钻头的结构 1、轴承结构 、
二、三牙轮钻头的认识
㈠牙轮钻头的结构 1、轴承结构 、 问题： 问题： GA114、 、 HJT517G 钻头的轴承 属于哪种？ 属于哪种？
二、 三牙轮钻头的认识
三牙轮钻头结构
轴承结构
切削结构
储油系统
钻头喷嘴
二、三牙轮钻头的认识
㈠牙轮钻头的结构 2、切削结构-----牙轮与牙齿 、切削结构 牙轮与牙齿 牙轮是一个锥体，分为单锥和复锥两种。 牙轮是一个锥体，分为单锥和复锥两种。单 锥由主锥和背组成，单锥牙轮在井底的运动为纯 锥由主锥和背组成， 滚动，适应于硬地层钻井；复锥由主锥、 滚动，适应于硬地层钻井；复锥由主锥、副锥和 背锥三部分组成， 背锥三部分组成，这种牙轮在井底工作除了滚动 外，还产生滑动，适应于较软地层钻井。 还产生滑动，适应于较软地层钻井。
二、三牙轮钻头的认识
㈠牙轮钻头的结构 2、切削结构-----牙轮与牙齿 、切削结构 牙轮与牙齿 钢Hale Waihona Puke Baidu形状多为锲形，为了加强钻头保径，外 钢齿形状多为锲形，为了加强钻头保径， 排齿往往设计成“ 、 排齿往往设计成“T”、“L”、“Ⅱ”；为了克服 、 ； 钻头在破碎地层时易磨损的缺点， 钻头在破碎地层时易磨损的缺点，需要在牙齿工 作面及背锥面上敷焊耐磨材料。 作面及背锥面上敷焊耐磨材料。
二、三牙轮钻头的认识
㈡工作原理
2、钻头的冲击破岩 、 牙轮滚动，牙齿单齿、双齿交错接触井底， 牙轮滚动，牙齿单齿、双齿交错接触井底，产生 钻头的纵向振动。钻头在井底纵向振动通过钻头牙齿 钻头的纵向振动。 转化为对地层的冲击作用， 转化为对地层的冲击作用，冲击作用与静压入力一起 形成了钻头对地层岩石的冲击、压碎作用。 形成了钻头对地层岩石的冲击、压碎作用。 这是牙轮钻头破岩的主要方式。 这是牙轮钻头破岩的主要方式。
二、 三牙轮钻头的认识
牙轮 钻头主要有 巴掌、轴承、 巴掌、轴承、 牙轮、水眼、 牙轮、水眼、 储油系统等 部分组成。 部分组成。
二、 三牙轮钻头的认识
三牙轮钻头结构
轴承结构
切削结构
储油系统
钻头喷嘴
二、三牙轮钻头的认识
㈠牙轮钻头的结构 1、轴承结构： 轴承结构： 钻头轴承有三种：滚动轴承、滑动轴承、卡簧 钻头轴承有三种：滚动轴承、滑动轴承、 滑动轴承。卡簧滑动轴承是主要为国外厂家产品， 滑动轴承。卡簧滑动轴承是主要为国外厂家产品， 国内牙轮钻头的轴承绝大多数只有滚动轴承和滑动 轴承二种。 轴承二种。
二、三牙轮钻头的认识
㈡工作原理
3、剪切作用 、 牙齿的滑动虽然可以剪切井底岩石以提高破碎效 率，但也相应地使牙齿磨损加剧。 但也相应地使牙齿磨损加剧。 极软---中硬地层：移轴、 极软 中硬地层：移轴、超顶和复锥结构 中硬地层 中硬---硬地层： 中硬 硬地层：超顶和复锥结构 硬地层 极硬---研磨性很强的地层：单锥、不超顶、 极硬 研磨性很强的地层：单锥、不超顶、也不移轴 研磨性很强的地层
二、三牙轮钻头的认识
㈠牙轮钻头的结构 3、储油压力补偿系统 、
三牙轮钻头的认识
三牙轮钻头结构
轴承结构
切削结构
储油系统
钻头喷嘴
二、三牙轮钻头的认识
㈠牙轮钻头的结构 3、钻头喷嘴 、 为了解决岩屑及时冲离井底的问题，达到保持井底干净、 为了解决岩屑及时冲离井底的问题，达到保持井底干净、 甚至用高速射流直接破碎岩石的目的，人们设计了并安装了 甚至用高速射流直接破碎岩石的目的， 喷嘴。 喷嘴。 钻头喷嘴由硬质合金加工而成， 钻头喷嘴由硬质合金加工而成，常用喷嘴主要有三种型 号，标准型、保护盖型、和微长喷嘴，其它还脉冲喷嘴、斜 标准型、保护盖型、和微长喷嘴，其它还脉冲喷嘴、 喷嘴、加长喷嘴等。 喷嘴、加长喷嘴等。
三牙轮钻头的认识与使用
钻井公司 李卫岭
三牙轮钻头的认识与使用
一、钻头的分类 二、三牙轮钻头的认识 三、钻头的使用和优选 四、钻头失效分析
一、钻头的分类
目前石油钻井中使用的钻头分为刮刀钻头、 目前石油钻井中使用的钻头分为刮刀钻头、 牙轮钻头、金刚石钻头三大类型。 牙轮钻头、金刚石钻头三大类型。 河南油田所使用的钻进钻头主要是牙轮钻头 和少量的金刚石复合片－－－PDC钻头。刮刀钻 －－－PDC钻头 钻头。 和少量的金刚石复合片－－－ 头已淘汰不用。 头已淘汰不用。