IADC钻头磨损分级标准及代号
牙轮钻头磨损分级体系共37页PPT
谢谢！牙轮钻ຫໍສະໝຸດ 磨损分级体系21、静念园林好，人间良可辞。 22、步步寻往迹，有处特依依。 23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。 24、结庐在人境，而无车马喧；问君 何能尔 ？心远 地自偏 。 25、人生归有道，衣食固其端。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
牙轮钻头的选型及分类法
牙轮钻头的选型及分类法牙轮钻头的选型及分类法（一）牙轮钻头选型的原则及应考虑的问题(1)地层的软硬程度和研磨性。
(2)钻进井段的深浅。
(3)易斜地层。
(4)软硬交错地层。
选用的钻头对所要钻的地层是否适合，要通过实践的检验才能下结论。
对于同一地层使用过的几种类型的钻头，在保证井身质量的前提下，一般以“每米成本”作为评价钻头选型是否合理的标准。
(2)IADC牙轮钻头分类方法及编号IADC规定，每一类钻头用四位字码进行分类及编号，各字码的意义如下：第一位字码为系列代号，用数字1～8分别表示八个系列，表示钻头牙齿特征及所适用的地层：1一铣齿，低抗压强度高可钻性的软地层；2一铣齿，高抗压强度的中到中硬地层；3一铣齿，中等研磨性或研磨性的硬地层；4一镶齿，低抗压强度高可钻性的软地层；5一镶齿，低抗压强度的软到中硬地层；6一镶齿，高抗压强度的中硬地层；7一镶齿，中等研磨性或研磨性的硬地层；8一镶齿，高研磨性的极硬地层。
第二位字码为岩性级别代号，用数字1～4分别表示在第一位数码表示的钻头所适用的地层中再依次从软到硬分为四个等级。
第三位字码为钻头结构特征代号，用数字1～9计九个数字表示，其中1～7表示钻头轴承及保径特征，8与9留待未来的新结构特征钻头用。
1～7表示的意义如下：1一非密封滚动轴承；2一空气清洗、冷却，滚动轴承；3—滚动轴承，保径；4—滚动、密封轴承；5一滚动、密封轴承，保径；6一滑动、密封轴承；7一滑动、密封轴承，保径。
第四位字码为钻头附加结构特征代号，用以表示前面三位数字无法表达的特征，用英文字母表示。
目前，IADC已定义了11个特征，用下列字母表示：A一空气冷却；C一中心喷嘴；D一定向钻井；E一加长喷嘴；G一附加保径／钻头体保护；J一喷嘴偏射；R一加强焊缝(用于顿钻)；S一标准铣齿；X一楔形镶齿；。
R一圆锥形镶齿；Z一其他形状镶齿。
有些钻头，其结构可能兼有多种附加结构特征，则应选择一个主要的特征符号表示。
PDC钻头选型
1. Bond Failure (BF)---粘结层脱落
原因: 1. 选型不合理； 2. 钻压过大；硬夹层； 3. 井底造型不得当； 4. 冲击载荷过大；操作不当； 5. 钻头跳动．
措施: 1. 选硬型号钻头； 2. 合理钻压；使用减震器； 3. 小钻压，低转速，＞６英寸； 4. 合理钻井操作； 5. 调整钻井参数．
9. Junk Damage (JD)---落物损坏
原因: 1. 地面落物，如钳牙，小工具等； 2. 钻具上的落物，如稳定器翼； 3. 上一只钻头的掉齿；本只钻头的落物； 4. 套管附件等； 5. 斜向器以及套管窗口等．
措施: 1. 反循环打捞蓝，磁性打捞器等； 2. 磨鞋等； 3. 随钻打捞杯等； 4. 磨鞋等； 5. 铣锥，磨鞋等．
5. Chipped Cutter (CT)---齿缺损
原因: 1. 选型不合理－钻头偏软； 2. 钻压过大；转速过高；硬夹层； 3. 井底造型不得当； 4. 冲击载荷过大；操作不当； 5. 钻头跳动；热龟裂．
措施: 1. 选硬型号钻头；耐冲击齿； 2. 合理钻压和转速；使用减震器； 3. 小钻压，低转速，＞６英寸； 4. 合理钻井操作； 5. 调整钻井参数．
11. Lost Nozzle (LN)---掉喷嘴
原因: 1. 装喷嘴程序不当； 2. 喷嘴型号不合适； 3. 固相含量高引起水眼冲蚀； 4. 钻头工作时间过长； 5. 钻头泥包致使在喷嘴锁定松动．
措施: 1. 按规定程序装喷嘴； 2. 喷嘴型号与水眼要一致； 3. 降低固相含量； 4. 把握好钻头工作时间； 5. 防钻头泥包．
14. Ring Out (RO)---磨环
原因: 1. 选型不合理－钻头偏软； 2. 钻压过大；落物损坏； 3. 井底造型不得当； 4. 工作时间过长；冲蚀； 5. 钻头跳动．
钻头磨损图
10. Lost Matrix (LM)---胎体脱落
原因: 1. 钻压过大； 2. 冲击载荷过大，钻井操作不当； 3. 断齿，掉齿，热龟裂等； 4. 硫化氢，冲蚀，硬夹层等； 5. 水力不充分；钻头震动．
措施: 1. 合理选择钻压； 2. 钻井操作要得当；降低转速； 3. 钻井操作要得当； 4. 增加排量；调整钻井参数； 5. 调整钻井参数．
原因: 1. 粘性地层（水解性粘土等）； 2. 水力参数不合理； 3. 喷嘴组合不合理； 4. 操作不当（钻压大，井眼清洗）； 5. 钻头选型不合理；泥浆性能不佳．
措施: 1. 针对粘性地层的钻井措施； 2. 优化水力参数； 3. 高比水马力； 4. 合理钻井操作； 5. 合理钻头选型；抑制性泥浆．
Amount Undergage (G)--钻头保径磨损量
IN-------In Gage，保径没磨损； 1/16”---保径磨损 1/16”; 1/8”-----保径磨损 1/8”.
Reason Pulled (R)---起钻原因
换钻具组合 调整泥浆 到取心深度 井底马达失效 钻水泥塞 钻具失效 钻具测试 井下钻具失效 地层变化 井眼复杂情况 工作时间长 钻具落井 电测作业 泵压变化 机械钻速低 钻机修理 钻到设计井深 扭矩变化 松扣 天气变化 刺钻具
16. Worn Cutter (WT)---齿磨损
原因: 1. 选型不合理－钻头偏软； 2. 转速过高，加速磨损； 3. 钻头工作时间过长； 4. 水力清洗不好．
措施: 1. 选硬型号钻头；耐磨损齿； 2. 合理选择转速； 3. 缩短工作时间，或选长寿命钻头； 4. 增加水力能量，改善水力清洗；
金刚石钻头磨损分级体系
2005 年 3月
牙轮钻头简介
1.1.3、轴承结构（续）
金属密封环：它采用优质不锈钢经过多道工 序特殊精密加工而成。其结构由上、下两个 金属环组成，上环装于牙轮，其外径小于牙 轮密封槽直径；下环装于牙掌，其内径大于 牙掌大轴密封面直径。
1.1.3、轴承结构（续）
金属环的两个密封平面靠高精度的表面加工质 量、严格控制其平面度及表面粗糙度，来达到优良 的密封效果。这两个金属环是靠两个O形橡胶供能 圈固定在牙轮和牙掌密封面上，借助弹性好、压缩 永久变形小的橡胶圈，产生压缩和拉伸变形，给金 属环以轴向压力，这个压力可以保证两个高耐磨金 属环的密封面经常接触。即使金属环磨损后，橡胶 圈仍可靠其弹力继续压紧两个金属环，实现面密封 和动密封。
1.1.2、切削结构：牙轮和牙齿（续）
钢齿形状多为楔形，为了加强钻头保径， 外排齿往往设计成“T”、“L”、“Π”形，为 克服钢齿在破碎时易磨损的缺点，需要在牙 齿的工作面及背锥面敷焊耐磨材料。
1.1.3、轴承结构
牙轮钻头轴承由牙轮内孔、牙掌轴颈、锁 紧元件等组成。轴承副有大、中、小轴和止推 面等四个，大、小轴承受径向载荷，中轴主要 用来锁紧和定位，止推面则承受轴向载荷。 根据轴承副结构，钻头轴承一般分为滚动 和滑动轴承两大类；根据轴承的密封，可分为 密封和非密封（目前我公司还有浮动密封轴 承）。
示
8 1/2HJ537GL钻头
例
8 1/2：钻头直径为8.5英寸（即215.9mm） HJ：滑动轴承金属密封 537：低抗压强度，软到中地层镶齿钻头 G：掌背加强 L：掌背扶正块
谢
谢
1
低抗压强 度高可钻 性的软地 层 高抗压强 度的中到 中硬地层 半研磨性 及研磨性 的硬地层
钢齿 钻头
2
3
321
牙轮钻头磨损分级情况
措施: 1. 选硬型号钻头；齿出露高度低； 2. 合理钻压和转速；使用减震器； 3. 小钻压，低转速，＞６英寸； 4. 规范钻井操作； 5. 调整钻井条件．
３. Balled Up (BU)---泥包
原因: 1. 粘性地层（水解性粘土等）； 2. 水力参数不合理； 3. 喷嘴组合不合理； 4. 操作不当（钻压大，井眼清洗）； 5. 钻头选型不合理；泥浆性能不佳．
21. Self Sharpening Wear (SS)---齿自锐磨损
原因: 1. 选型不合理－钻头偏软； 2. 钻头齿硬耐磨保护层磨损过快； 3. 钻头钻入研磨性地层．
措施: 1. 选硬型号钻头；耐磨损齿； 2. 加强齿耐磨保护层的耐磨性； 3. 缩短钻头在研磨性地层工作时间．
22. Tracking (TR)---跟踪破碎坑
18. Plugged Nozzle (PN)---堵喷嘴
原因: 1. 未开泵，钻头冲入沉砂，软地层； 2. 泵入外来材料； 3. 接单根时地层碎块进入喷嘴； 4. 钻具内的渣滓堆积在喷嘴部位； 5. 水力清洗不好．
措施: 1. 规范钻井操作； 2. 使用钻具滤清器； 3. 钻具中使用单流阀； 4. 把入井钻具通径； 5. 改善水力清洗．
19. Rounded Gauge (RG)---保径被磨圆
原因: 1. 选型不合理－钻头偏软； 2. 在研磨性地层划眼井段过长； 3. 钻头转速过高； 4. 钻头偏心磨损．
措施: 1. 选硬型号钻头；耐磨损齿； 2. 用小钻压，低转速划眼； 3. 钻头转速与所钻地层匹配； 4. 减少钻头工作时间，加强钻头保径．
措施: 1. 选合适型号钻头，减少密封失效； 2. 小钻压，低转速划眼； 3. 选择合适的装卸器和装卸技术； 4. 套管通径； 5. 规范钻井操作．
钻头基本知识
牙轮钻头在井下工作情况判断
⑴正常情况 当地层岩性无变化时正常钻压下转盘转动均匀转
盘链条无上下跳动；钻时正常无明显变化；指重 表、泵压表指示平稳；刹把无异常感觉 ⑵轴承损坏 转盘出现周期性蹩跳钻压小蹩跳轻钻压大则蹩跳 重；钻速下降泵压正常而指重表指针有摆动
⑶牙轮卡死
转盘负荷增大转盘链条跳动方钻杆有蹩劲停转盘打 倒车；钻速下降指重表指针摆动严重
轴承/密封 直径 Bearing/Seal Gauge
s
备注 Remarks
内排齿 I
外排 齿
O
磨损特 征
D
位置 L
轴承/密封 B
规径 G
其它磨 损
O
起钻原 因
R
1
2
3
4
5
6
7
8
1内排齿：指所有的从钻头中心到2/3半径范围内的 齿
2外排齿：指距离钻头中心线2/3半径范围之外的齿
第1和第2栏用数字0-8呈线性描述切削齿的磨损情 况具体如下：
滑动轴承结构图
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
在勺形齿的基础上又发展了偏顶勺形齿及圆锥形勺形 齿偏顶勺形齿的齿顶超前了其轴线一个距离其凹面正对 被切削的地层改善了牙齿的受力分布进一步提高了牙齿 的破岩效率和工作寿命
表4－l列举了几种常用齿形及其适用的地层
表4－1 适用不同地层的齿形
牙轮钻头磨损评定方法
SY 5415—91牙轮钻头磨损评定方法1主题内容与适用范围本标准规定了牙轮钻头磨损类别及分级、特征及代号、测量方法及描述。
本标准适用于石油钻井用牙轮钻头磨损分级。
2磨损类别及分级2.1牙齿磨损对于铣齿钻头和镶齿钻头的牙齿磨损，均以旧钻头与新钻头齿高磨损比值和总齿数比值的八分之几的数值来描述钻头牙齿磨损程度。
2.1.1铣齿钻头：是以齿被磨去的高度与新齿高度的比值作为定级依据。
齿高磨损比值按（1）式计算：C1=8（H1-H2）/H1 (1)式中：C1——齿高磨损比值；H1——与磨损牙轮对应齿排新钻头齿高平均数，mm；H2——磨损最严重牙轮上某排齿高的算术平均数，mm；2.1.2镶齿钻头：是以旧钻头上脱落、折断总齿数与新钻头总齿数（不包括背锥齿）的比值作为定级依据。
钻头脱落、折断总齿数比值按2）式计算：C2=8N2/N1 (2)式中：C2——脱落、折断总齿数比值；N2——旧钻头缺少的齿数，个；N1——新钻头总齿数，个。
2.1.3牙齿磨损分级：牙齿磨损分为8级，见表1。
表1齿高磨损比值＞0＞1/8＞2/8＞3/8 ＞4/8 ＞5/8＞6/8＞7/8 （掉断齿数比）0≤1/8 ≤2/8≤3/8≤4/8≤5/8≤6/8≤7/8≤8/8（＞0（＞1（＞2（＞3（＞4 （＞5（＞6（＞7 C1或C2 0≤1）≤2）≤3）≤4）≤5）≤6）≤7）≤8）牙齿磨损分级0 1 2 3 4 5 6 7 82.2轴承磨损对于滚动和滑动轴承的磨损，均以旧钻头已用轴承寿命与该钻头可用轴承寿命的比值的八分之几的数值为轴承磨损定级依据。
轴承寿命比值按（3）、（4）式计算：Z=8T2/T1 (3)N B W BT1=( )B1.( )B2.T B (4)N S W S式中：Z_——轴承寿命比值；T2——在N S和W S下已用去的轴承寿命，h；T1——在N S和W S下的轴承寿命，h；N S——旧钻头实际转速，r/min；W S——旧钻头实际钻压，kN；N B——统计的标准转速，r/min；W B——统计的标准钻压，kN；T B——在N B、W B参数下统计的轴承寿命，h；B1、B1——轴承磨损指数，详见表2。
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BV—钻头泥包LT—掉齿
CC—牙轮裂纹OC—偏心磨损
CD—牙轮卡死PB—钻头缩颈
CI—牙轮打架RG－保径面磨圆
CR—钻头出心ST－掌尖破坏
CT—牙碎裂SS－自锐磨损
ER—牙轮冲蚀WD－钻头冲蚀
FC—齿顶磨平WT－牙齿磨损
ND－无其它磨损特征
I―直径未磨小
1/16―磨损1/16in
∶
5/16―磨损5/16in
代号牙轮钻头代号PDC钻头
1 1号轮N鼻部
2 2号轮C内锥
3 3号轮T侧锥
N内排齿S肩部
M中排齿G保径
H外排齿A全部位
A所有齿排
IADC钻头磨损分级标准及代号
切削结构
轴承密封
直径
其它钝化特征
起钻原因
内排齿
外排齿
主要钝化特征
位置
I
O
D
L
B
G
O
R
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
0―无磨损
∶
8―全磨损
ＢＨＡ－改变井底钻具组合
ＤＭＦ－井底马达失效
ＤＳＦ－钻杆失效
ＤＳＴ－中途测试
ＤＴＦ－井底钻具失效
ＤＯＧ－试油
ＷＣ－天气变化
ＣＭ－处理钻井液
ＣＰ－到达取芯位置
ＤＰ－钻水泥塞
ＦＭ－地层变化
ＨＰ－井眼有问题
ＰＰ－泵压变异常
ＰＲ－机械钻速低
ＲＩＧ－钻机修理
ＴＤ－钻达井深
ＴＷ－钻具扭坏
ＴＱ－扭矩过大
ＬＯＧ－测井
ＷＤ－钻具刺漏
非密封轴承密封轴承
0―无磨损E―密封有效
∶F―密封无效
8―全磨损X―PDC钻头
JD—碎屑损坏HC—热龟裂
BC—牙轮破裂LC—掉牙轮
8全磨损bha改变井底钻具组合dmf井底马达失效dsf钻杆失效dst中途测试dtf井底钻具失效dog试油wc天气变化cm处理钻井液cp到达取芯位置dp钻水泥塞fm地层变化hp井眼有问题pp泵压变异常pr机械钻速低rig钻机修理td钻达井深tw钻具扭坏tq扭矩过大log测井wd钻具刺漏非密封轴承密封轴承0无磨损e密封有效