鉆頭基本知識(shí)和選型(技術(shù)員培訓(xùn))教案資料課件

中原西南鉆井分公司技術(shù)發(fā)展中心TechnologyDevelopmentCentre(EOTDC).Southwest.DrillingcompanyofZhongyuanPetroleumEngineeringCo.LtdSinopec鉆頭基本知識(shí)和選型中原西南鉆井分公司技術(shù)發(fā)展中心鉆頭基本知識(shí)和選型1三牙輪鉆頭

1.1.三牙輪鉆頭圖片石油鉆井鉆頭的分類三牙輪鉆頭石油鉆井鉆頭的分類2鉆頭基本知識(shí)和選型(技術(shù)員培訓(xùn))教案資料課件3三牙輪鉆頭1.2.2三牙輪鉆頭工作原理三牙輪鉆頭破巖機(jī)理利用了兩種破巖方式的聯(lián)合作用：一是軸向沖擊破巖，二是回轉(zhuǎn)刮削剪切破巖。

三牙輪鉆頭 41.2．牙輪鉆頭的破巖作用

（1）沖擊、壓碎作用

縱向振動(dòng)產(chǎn)生的沖擊力和靜壓力（鉆壓）一起使牙齒對(duì)地層產(chǎn)生沖擊、壓碎作用，形成體積破碎坑。

（2）滑動(dòng)剪切作用

牙輪牙齒的徑向滑動(dòng)和切向滑動(dòng)對(duì)井底地層產(chǎn)生剪切作用，破碎齒間巖石。

（3）射流的沖蝕作用

由噴嘴噴出的高速射流對(duì)井底巖石產(chǎn)生沖蝕作用，輔助破碎巖石。1.2．牙輪鉆頭的破巖作用52、單牙輪鉆頭

單牙輪鉆頭比三牙輪鉆頭更適用于強(qiáng)度和塑性同時(shí)都大的地層，同時(shí)又能適用于PDC鉆頭難于對(duì)付的硬夾層和其他復(fù)雜地層，且結(jié)構(gòu)簡單，軸承空間大，使用安全可靠，鉆頭尺寸容易小型化，現(xiàn)場(chǎng)使用效果良好。單牙輪鉆頭可應(yīng)用于增斜鉆進(jìn)，更適合穩(wěn)斜鉆進(jìn)，更適

用于小井眼鉆井。2、單牙輪鉆頭6

3.刮刀鉆頭2.1.刮刀鉆頭圖片3.刮刀鉆頭72.刮刀鉆頭2.2.刮刀鉆頭的工作原理

刮刀鉆頭主要以切削作用破碎地層。破碎塑性巖石過程：

在鉆壓W作用下，刀翼容易吃入地層；刃前巖石在扭轉(zhuǎn)力T的作用下不斷產(chǎn)生塑性流動(dòng)。這和車刀切削軟金屬的過程類似。2.刮刀鉆頭刮刀鉆頭主要以切削作用破碎地層。82.刮刀鉆頭2.3.刮刀鉆頭的應(yīng)用刮刀鉆頭制造工藝簡單，成本低；刮刀鉆頭適用于軟地層，鉆速快，每米鉆進(jìn)成本低；刮刀鉆頭容易磨損成錐形，造成縮徑和井斜；刮刀鉆頭產(chǎn)生劇烈的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，破壞鉆具和設(shè)備；刮刀鉆頭目前很大程度上被PDC鉆頭取代。一、石油鉆井鉆頭的分類2.刮刀鉆頭刮刀鉆頭制造工藝簡單，成本低；一、石油鉆井93.金剛石鉆頭3.1.天然金剛石鉆頭

3.金剛石鉆頭103.金剛石鉆頭3.2.天然金剛石鉆頭的破巖機(jī)理

天然金剛石鉆頭以磨削（研磨）方式破碎巖石，類似于砂輪磨削金屬的過程。

(1)在鉆進(jìn)某些硬地層時(shí)，在鉆壓作用下壓入巖石，使與金剛石接觸的巖石處于極高的應(yīng)力狀態(tài)而使巖石呈現(xiàn)塑性；

(2)在塑性地層(或巖石在應(yīng)力作用下呈塑性的地層)，使前方的巖石內(nèi)部發(fā)生破碎或塑性流動(dòng)。

(3)在脆性較大的巖石中，在鉆壓和扭矩作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力使巖石表現(xiàn)為脆性破碎，即屬于以剪力和張力形式破碎巖石。

(4)在堅(jiān)硬巖石(如隧石、硅質(zhì)白云巖、硅質(zhì)石灰?guī)r等)中，是要靠金剛石的棱角實(shí)現(xiàn)微切削、刻劃等方式來破碎巖石。

3.金剛石鉆頭天然金剛石鉆頭以磨削（研磨113.金剛石鉆頭3.3.熱穩(wěn)定聚晶金剛石鉆頭（Ballasetbit）3.金剛石鉆頭123.金剛石鉆頭3.4.熱穩(wěn)定聚晶金剛石鉆頭的破巖機(jī)理

Ballaset鉆頭以切削和磨削（研磨）方式破碎巖石。

(1)在鉆進(jìn)某些硬地層時(shí)，在鉆壓作用下壓入巖石，使與聚晶金剛石接觸的巖石處于極高的應(yīng)力狀態(tài)而使巖石呈現(xiàn)塑性；

(2)在塑性地層(或巖石在應(yīng)力作用下呈塑性的地層)，使前方的巖石內(nèi)部發(fā)生破碎或塑性流動(dòng)。

(3)在脆性較大的巖石中，在鉆壓和扭矩作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力使巖石表現(xiàn)為脆性破碎，即屬于以剪力和張力形式破碎巖石。

(4)由于聚晶金剛石屬于硬脆性，在工作過程中也易崩損，崩損后的聚晶金剛石工作模式將與天然金剛石工作模式相似。

(5)在堅(jiān)硬巖石(如隧石、硅質(zhì)白云巖、硅質(zhì)石灰?guī)r等)中，是要靠聚晶金剛石的棱角實(shí)現(xiàn)微切削、刻劃等方式來破碎巖石。3.金剛石鉆頭Ballaset鉆頭以切削133.金剛石鉆頭3.5.孕鑲鉆頭（Impregnatedbit）用于高研磨性地層3.金剛石鉆頭143.金剛石鉆頭3.6.PDC鉆頭（PolycrystallineDiamondCompactBit）3.金剛石鉆頭153.金剛石鉆頭3.6.PDC鉆頭破巖機(jī)理3.金剛石鉆頭161946年首次誕生了金剛石取心鉆頭1952生產(chǎn)出了全面鉆進(jìn)的金剛石鉆頭1960年開發(fā)出燒結(jié)式的孕鑲式鉆頭1976年P(guān)DC鉆頭1979年偏心金剛石鉆頭1981年巴拉斯鉆頭1986年正式在中國建立合資公司生產(chǎn)金剛石鉆頭1946年首次誕生了金剛石取心鉆頭17PDC鉆頭金剛石鉆頭PDC全面鉆頭PDC取心鉆頭PDC雙心鉆頭Ballaset鉆頭天然金剛石鉆頭孕鑲金剛石鉆頭全面鉆頭取心鉆頭雙心鉆頭雙心全面鉆頭雙心取心鉆頭孕鑲?cè)驺@頭孕鑲?cè)⌒你@頭金剛石鉆頭產(chǎn)品分類PDC鉆頭金剛石鉆頭PDC全面鉆頭PDC取心鉆頭PDC雙心鉆18鉆頭命名---后綴PDC鉆頭命名方式(以BEST鉆頭為例）鉆頭命名---后綴PDC鉆頭命名方式(以BEST鉆頭為例）19百施特公司鉆頭命名方式百施特公司鉆頭命名方式20百施特公司鉆頭命名方式百施特公司鉆頭命名方式21江漢牙輪鉆頭型號(hào)表示方法

1三牙輪鉆頭型號(hào)表示方法

1.1型號(hào)的組成

三牙輪鉆頭型號(hào)由鉆頭直徑代號(hào)、系列代號(hào)、IADC分類號(hào)和附加結(jié)構(gòu)特征代號(hào)四部分組成。

示例：81/2HJ537Y

直徑代號(hào)附加結(jié)構(gòu)特征代號(hào)

系列代號(hào)IADC分類號(hào)

1.2鉆頭直徑代號(hào)

鉆頭直徑代號(hào)用數(shù)字（整數(shù)或分?jǐn)?shù)）表示，代表鉆頭直徑英寸數(shù)，各種規(guī)格的鉆頭直徑應(yīng)符合SY/T5164的規(guī)定。特殊情況下，用戶定制的非標(biāo)尺寸鉆頭可以直接用公制尺寸表示。

示例：直徑代號(hào)為81/2，表示鉆頭直徑為81/2in、公制尺寸215.9mm。

江漢牙輪鉆頭型號(hào)表示方法

1三牙輪鉆頭型號(hào)表示方法

221.3鉆頭系列代號(hào)

鉆頭系列及代號(hào)見表1。

系列代號(hào)由一至三個(gè)字母組成。對(duì)于H、HA、HJ、FA、FJ、GA、GJ、W等系列，其含義如下：

第1個(gè)字母表示軸承結(jié)構(gòu)特征?，F(xiàn)有3種軸承結(jié)構(gòu)：--H-滑動(dòng)軸承；--G-滾動(dòng)軸承；--F-浮動(dòng)軸承；

：W系列-非密封滾動(dòng)軸承。

第2個(gè)字母表示密封結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有3種密封結(jié)構(gòu)，其中W系列無第2個(gè)字母，表示為非密封。--A-橡膠密封；--J-金屬密封；

第3個(gè)字母表示特殊結(jié)構(gòu)。現(xiàn)主要有2種特殊結(jié)構(gòu)：--T-特別保徑；--S-副齒。

對(duì)于MD、HF、SWT、Q等系列鉆頭，其組合字母含義分別為：

--MD-高速馬達(dá)鉆頭系列，適用定向井、水平井、高溫深井鉆井；

--HF-硬地層鉆頭系列，適用深井硬地層，如：火成巖、花崗巖；

--SWT-高效鋼齒鉆頭系列，適合高轉(zhuǎn)速，軟或中軟地層鉆進(jìn)；

--Q-氣體鉆井牙輪鉆頭系列，適用以氣體作為循環(huán)介質(zhì)的欠平衡鉆井。

1.3鉆頭系列代號(hào)

鉆頭系列及代號(hào)見表1。

系列代號(hào)231.4鉆頭分類號(hào)

鉆頭分類號(hào)采用SY/T5164的分類規(guī)定，用一組3位數(shù)字組成，首位數(shù)表示鉆頭切削結(jié)構(gòu)類別及地層系列號(hào)，第2位數(shù)為地層分級(jí)號(hào)，末位數(shù)為鉆頭結(jié)構(gòu)特征代號(hào)。鉆頭分類號(hào)見表2。

示例：適用于低抗壓強(qiáng)度高可鉆性的軟第1級(jí)地層，密封滑動(dòng)軸承非保徑鋼齒鉆頭的分類號(hào)為“116”。

1.5鉆頭附加結(jié)構(gòu)特征

鉆頭附加結(jié)構(gòu)特征是鉆頭系列、分類不能表示出來的但又影響鉆頭成本、性能的特征。采用在分類號(hào)后用一個(gè)大寫英文字母表示一種附加結(jié)構(gòu)特征。型號(hào)中可用多個(gè)字母表示附加結(jié)構(gòu)特征，這時(shí)應(yīng)以字母先后順序排列附加結(jié)構(gòu)特征。與SY/T5164相同的附加結(jié)構(gòu)特征采用相同的字母代號(hào)，公司專有技術(shù)代號(hào)自定。附加結(jié)構(gòu)特征及其代號(hào)見表3。

1.6鉆頭型號(hào)示例

示例：81/2HJT537GL鉆頭--81/2：鉆頭直徑為8.5in、公制尺寸Ф215.9mm；

--HJT：滑動(dòng)軸承金屬密封、特別保徑；--537：低抗壓強(qiáng)度、軟到中硬地層鑲齒鉆頭；

--G：掌背強(qiáng)化；--L：掌背扶正塊。2單牙輪鉆頭型號(hào)表示方法1.4鉆頭分類號(hào)

鉆頭分類號(hào)采用SY/T5164的分類規(guī)24

單牙輪鉆頭型號(hào)由鉆頭直徑代號(hào)、單牙輪鉆頭代號(hào)、設(shè)計(jì)編號(hào)及鉆頭分類號(hào)四部分組成。

單牙輪鉆頭直徑代號(hào)、鉆頭分類號(hào)、附加結(jié)構(gòu)特征代號(hào)與三牙輪鉆頭代號(hào)的意義相同。

單牙輪鉆頭代號(hào)以“Y”表示，意指一個(gè)牙輪，設(shè)計(jì)編號(hào)表示不同的鉆頭設(shè)計(jì)特征，設(shè)計(jì)編號(hào)按字母順序取用。

示例：45/8YC437

表示直徑為45/8in、C次設(shè)計(jì)的、適用于低抗壓強(qiáng)度高可鉆性的極軟第3級(jí)地層，密封滑動(dòng)保徑的單牙輪鉆頭。

25鉆頭的基本選型通常包括：1、鉆頭類型2、確定刀翼數(shù)3、確定復(fù)合片大小4、確定布齒密度5、選擇冠型6、保徑長度7、保徑類型8、防碰節(jié)的需求9、后排齒布置的要求五、鉆頭的基本選型鉆頭的基本選型通常包括：五、鉆頭的基本選型26鉆頭選型所需資料地質(zhì)資料巖性分析地質(zhì)分層測(cè)井資料井深聲波時(shí)差（DT）伽瑪（GAPI）密度鉆井工程數(shù)據(jù)井身結(jié)構(gòu)井眼軌跡泥漿性能鉆具組合鉆井參數(shù)鄰井鉆頭使用資料鉆頭的基本選型鉆頭選型所需資料地質(zhì)資料鉆頭的基本選型27巖石力學(xué)分析及應(yīng)用巖石力學(xué)分析及應(yīng)用28常用測(cè)井方式、代碼和單位常用測(cè)井方式、代碼和單位29巖石力學(xué)分析在鉆頭選型中的應(yīng)用巖石力學(xué)分析在鉆頭選型中的應(yīng)用30巖石抗壓強(qiáng)度在PDC鉆頭選型中的應(yīng)用抗壓強(qiáng)度(psi)地層硬度類別地層研磨級(jí)別PDC鉆頭IADC編碼刀翼數(shù)量切削齒尺寸(mm)＜4000極軟1～2M/S112~M/S223≤5≥194000~8000軟3M/S222~M/S333519，168000~12000軟～中硬4M/S323~M/S4335～719，1612000～16000硬5M/S333~M/S4436～816，1316000~32000硬6M/S432~M/S444＞613，8＞32000極硬7級(jí)以上巴拉斯/孕鑲/天然金剛石巖石抗壓強(qiáng)度在PDC鉆頭選型中的應(yīng)用抗壓強(qiáng)度地層硬度地層研磨31內(nèi)摩擦角在PDC鉆頭選型中的應(yīng)用內(nèi)摩擦角(度)地層硬度類別地層研磨級(jí)別PDC鉆頭IADC編碼刀翼數(shù)量切削齒尺寸(mm)＜10極軟1～2M/S112~M/S223≤5≥1910~20軟3M/S222~M/S333519，1620~30軟～中硬4M/S323~M4335～719，1630～38硬5～6M/S333~M4446～816，1338~45硬6M432~M444＞613，8＞45極硬7級(jí)以上巴拉斯/孕鑲/天然金剛石內(nèi)摩擦角在PDC鉆頭選型中的應(yīng)用內(nèi)摩擦角地層硬度地層研磨PD32巖石力學(xué)分析在鉆頭選型中的應(yīng)用巖石力學(xué)分析在鉆頭選型中的應(yīng)用33空隙度與機(jī)械鉆速的關(guān)系機(jī)械鉆速，F(xiàn)T/HR聲波孔隙度，%分析方法：孔隙度低于8%，對(duì)機(jī)械鉆速影響不大?？紫抖却笥?5%時(shí)，對(duì)機(jī)械鉆速有較大影響?？障抖扰c機(jī)械鉆速的關(guān)系機(jī)械鉆速，F(xiàn)T/HR聲波孔隙度34從PDC鉆頭的發(fā)展過程來看，影響PDC鉆頭使用的主要因素有兩個(gè)方面：一是PDC切削齒性能不能滿足造成鉆頭進(jìn)尺少，速度慢；（內(nèi)部原因）二是地層的復(fù)雜性，導(dǎo)致鉆頭選型困難。（外部原因）解決PDC鉆頭的內(nèi)因問題就是要解決鉆頭選型、設(shè)計(jì)、制造工藝和材料質(zhì)量的問題。使用環(huán)境因素對(duì)鉆頭性能的影響從PDC鉆頭的發(fā)展過程來看，影響PDC鉆頭使用的主要因素有兩35使用環(huán)境因素對(duì)鉆頭性能的影響影響PDC鉆頭機(jī)械鉆速的因素：鉆頭本身的因素和使用環(huán)境因素鉆頭本身因素（或內(nèi)因）包括：鉆頭選型PDC鉆頭對(duì)地層相對(duì)比較敏感，根據(jù)地層情況選擇合適的鉆頭型號(hào)或根據(jù)地層情況進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)鉆頭，是非常重要的，也是PDC鉆頭能否取得較好經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的前提和關(guān)鍵。鉆頭設(shè)計(jì)參數(shù)和制造工藝；切削齒性能及質(zhì)量；使用環(huán)境因素對(duì)鉆頭性能的影響影響PDC鉆頭機(jī)械鉆速的因素：36使用環(huán)境因素包括：地層巖性和壓實(shí)強(qiáng)度；使用的鉆井參數(shù)；包括鉆壓、轉(zhuǎn)速和排量等。PDC的剛脆性要求鉆頭旋轉(zhuǎn)要平穩(wěn)、減少振動(dòng)，鉆具組合時(shí)最好加上減振器，減少振動(dòng)，防止跳鉆和溜鉆；PDC的熱敏性要求選擇合適的排量，以達(dá)到清洗和冷卻切屑齒。通過水力參數(shù)計(jì)算，一般選擇的排量要求鉆頭噴嘴的射流沖擊力要達(dá)到40米/秒以上，鉆頭比水馬力要達(dá)到1.5馬力/in2以上，以滿足清洗巖屑和冷卻PDC的要求，泥漿環(huán)空最低返速達(dá)到0.6-1米/秒。泥漿性能。使用環(huán)境因素對(duì)鉆頭性能的影響使用環(huán)境因素包括：使用環(huán)境因素對(duì)鉆頭性能的影響37增加

機(jī)械鉆速泥漿參數(shù)對(duì)機(jī)械鉆速速的影響增加機(jī)械鉆速泥漿參數(shù)對(duì)機(jī)械鉆速速38IADC代碼說明IADC代碼說明39當(dāng)量齒數(shù)計(jì)算式中：D－鉆頭直徑n－鉆頭上切削齒尺寸種類數(shù)Zi，di－分別代表第i種尺寸的齒的數(shù)量和直徑（不包括保徑上的PDC齒）上表中的“當(dāng)量齒數(shù)”是以8-1/2“鉆頭、13.44mm直徑的切屑齒為基準(zhǔn)。IADC代碼說明當(dāng)量齒數(shù)計(jì)算式中：IADC代碼說明40（1）PDC齒燒損；（2）PDC齒碎裂；（3）PDC齒掉片；（4）PDC齒沖蝕；（5）PDC齒崩碎；

（6）PDC齒面裂紋；（7）PDC鉆頭出環(huán)；（8）PDC齒脫片；（9）PDC鉆頭保徑磨?。唬?0）PDC鉆頭斷刀翼。PDC鉆頭的典型磨損分析（1）PDC齒燒損；（6）PDC齒面裂紋；PDC41可能產(chǎn)生的原因：（1）排量過低；（2）轉(zhuǎn)速過快；（3）鉆壓過高；（4）過度劃眼。

IADC描述：HC(HeatCheck)PDC齒燒損可能產(chǎn)生的原因：PDC齒燒損42PDC齒碎裂可能產(chǎn)生的原因：（1）由于鉆頭回旋產(chǎn)生沖擊載荷；（2）地層變化，扭矩增大；（3）礫石地層；（4）井底有落物。IADC描述：CC(ChippedCutter)PDC齒碎裂可能產(chǎn)生的原因：43PDC齒掉片可能產(chǎn)生的原因：（1）PDC齒過熱，使金剛石層掉片。IADC描述：BF(BondFailure)PDC齒掉片可能產(chǎn)生的原因：44PDC齒沖蝕可能產(chǎn)生的原因：（1）泥漿排量過大；（2）泥漿性能差，密度過大或固相含量過高；

(3)噴嘴方位不合理。IADC描述：ER(Erosion)PDC齒沖蝕可能產(chǎn)生的原因：45PDC齒崩碎IADC描述：BC(BrokenCutter)可能產(chǎn)生的原因：（1）PDC齒受到劇烈沖擊；（2）鉆遇礫石地層；（3）井底有落物。PDC齒崩碎可能產(chǎn)生的原因：46PDC齒面裂紋IADC描述：CDL(CrackedDiamondCutter)可能產(chǎn)生的原因：（1）PDC齒過熱；（2）沖擊破壞。PDC齒面裂紋可能產(chǎn)生的原因：47PDC鉆頭出環(huán)槽IADC描述：RO(Ringout)可能產(chǎn)生的原因：（1）井底落物；（2）掉齒；PDC鉆頭出環(huán)槽可能產(chǎn)生的原因：48PDC齒脫片IADC描述：BC(BrokenCutter)可能產(chǎn)生的原因：（1）沖擊載荷。PDC齒脫片可能產(chǎn)生的原因：49PDC鉆頭保徑磨小IADC描述：RG(RoundedGage)可能產(chǎn)生的原因：（1）鉆頭劃眼時(shí)間過長；（2）掉齒；（3）保徑不強(qiáng)。PDC鉆頭保徑磨小可能產(chǎn)生的原因：50PDC鉆頭斷刀翼IADC描述：BB(BrokenBlade)可能產(chǎn)生的原因：（1）沖擊載荷過大；（2）扭矩過大：（3）制造質(zhì)量。PDC鉆頭斷刀翼可能產(chǎn)生的原因：51適當(dāng)降低鉆頭心部布齒密度，將刀翼排列由3長3短改為2長4短，鉆頭心部更加寬敞，有利于排屑及防泥包，同時(shí)增加鉆頭攻擊性鉆頭心部刀翼適當(dāng)減薄新設(shè)計(jì)老設(shè)計(jì)鉆頭改進(jìn)思路分析PDC鉆頭改進(jìn)案例適當(dāng)降低鉆頭心部布齒密度，將刀翼排列由3長3短改為2長4短，52淺內(nèi)錐設(shè)計(jì)，有利于提高鉆頭定向時(shí)穩(wěn)定性及造斜能力新設(shè)計(jì)老設(shè)計(jì)后角進(jìn)一步優(yōu)化，考慮抗沖擊同時(shí)，提高攻擊性。鉆頭改進(jìn)思路分析淺內(nèi)錐設(shè)計(jì)，有利于提高鉆頭定向時(shí)穩(wěn)定性及造斜能力新設(shè)計(jì)老設(shè)計(jì)53冠型設(shè)計(jì)考慮鉆頭造斜能力及穩(wěn)定性，因此冠型設(shè)計(jì)以老設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，但冠型內(nèi)錐變淺，增加了鉆頭定向能力。鉆頭改進(jìn)思路分析新設(shè)計(jì)老設(shè)計(jì)冠型設(shè)計(jì)考慮鉆頭造斜能力及穩(wěn)定性，因此冠型設(shè)計(jì)以老設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)54改進(jìn)鉆頭使用總結(jié)1.鉆頭表現(xiàn)出相較以前鉆頭更強(qiáng)的攻擊性，ROP提升20%，說明改進(jìn)措施是有效的3.鉆頭表現(xiàn)出工作扭矩平穩(wěn)，這能有效保護(hù)鉆具，說明鉆頭改進(jìn)的穩(wěn)定性措施是有效的2.鉆頭PDC復(fù)合片沒有崩損，證明了鉆頭在井底工作較平穩(wěn)最后思考問題：鉆頭能否在此基礎(chǔ)上,綜合考慮鉆頭穩(wěn)定性，進(jìn)一步提升ROP改進(jìn)鉆頭使用總結(jié)1.鉆頭表現(xiàn)出相較以前鉆頭更強(qiáng)的攻擊性，RO55PDC鉆頭合理選擇與使用注意事項(xiàng)1.應(yīng)基于地層巖性和地層可鉆性級(jí)別選擇鉆頭，但在使用過程中，應(yīng)根據(jù)巖性剖面類型區(qū)別對(duì)待。

2.應(yīng)基于地層類別選擇使用鉆頭，總體上PDC鉆頭適用于軟至中硬地層。（1）對(duì)于塑性系數(shù)大的軟地層，應(yīng)選擇大直徑PDC片，且齒的出露高度應(yīng)高的鉆頭，以利于提高破碎巖石效率；

（2）對(duì)于塑性系數(shù)小的中至中硬地層，應(yīng)選擇小直徑PDC片，且齒出露低的鉆頭，以防止崩齒損壞，影響使用效果。

3.應(yīng)基于鉆頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和鉆井實(shí)際地層及巖性情況，合理選定鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)，但應(yīng)嚴(yán)格按鉆頭推薦使用的技術(shù)參數(shù)范圍進(jìn)行操作。

4.應(yīng)基于鉆進(jìn)工程設(shè)計(jì)合理選擇鉆井方式，應(yīng)對(duì)不同井深、不同井型及不同井身結(jié)構(gòu)區(qū)別對(duì)待：

（1）在深部地層施工中，建議PDC鉆頭與井下動(dòng)力鉆具配套使用，以發(fā)揮其適用高轉(zhuǎn)速的技術(shù)優(yōu)勢(shì)；

（2）在中深部大尺寸井眼施工中，建議適當(dāng)提高鉆壓、降低轉(zhuǎn)速。PDC鉆頭合理選擇與使用注意事項(xiàng)1.應(yīng)基于地層巖性和地層可鉆56淺錐形短拋物線形拋物線形魚尾形翼片很長，增加了復(fù)合片出刃高度，增加了鉆頭冠部與地層之間的間隙，使巖屑易于排向環(huán)形空間不致于粘附于鉆頭體，有利于射流的清洗。特點(diǎn)：能減少泥包和與泥包相關(guān)的鉆井問題。適用范圍：轉(zhuǎn)盤鉆井的直井和定向鉆井，鉆進(jìn)粘性極高的泥頁巖層。冠部面積最小，水力能量集中，易于清洗。其外形有較長的保徑齒，能適當(dāng)扶正。復(fù)合片密度不宜過大。特點(diǎn)：快速鉆進(jìn)中，能保持方位和井斜。適用范圍：只適用于鉆盤鉆井，鉆進(jìn)夾層。有一個(gè)帶錐度的冠部，冠頂相當(dāng)圓頓?？梢允广@頭外側(cè)布置更多數(shù)量的切削齒。特點(diǎn)：鉆頭的磨損更為平衡。適用范圍：轉(zhuǎn)盤鉆井、井下動(dòng)力鉆井及定向鉆井都比較穩(wěn)定，最適合于鉆可能遇到硬夾層的地區(qū)。冠部載荷分布均勻，無明顯載荷過渡區(qū)，載荷不致過分集中。這種冠部外形可使鉆頭及規(guī)徑部位布更多的切削齒。特點(diǎn)：具有良好的壽命；要求較高的流量和水力能量來實(shí)現(xiàn)清洗和冷卻，鉆頭的鼻部在鉆夾層時(shí)易受損壞。適用范圍：高速井下動(dòng)力鉆進(jìn)。PDC鉆頭冠部外形的基本選型淺錐形短拋物線形拋物線形魚尾形翼片很長，增加了復(fù)合片出刃高度57根據(jù)所鉆地層巖性，合理選擇牙輪鉆頭基本類型

(a)淺井段疏松地層，選用牙齒長的鉆頭。

(b)深井段選用進(jìn)尺多的鉆頭。

(c)起鉆后，如發(fā)現(xiàn)出井鉆頭的外排齒磨損嚴(yán)重，改選帶有保徑齒的鉆頭。

(d)易斜井段選用滑動(dòng)量小，牙齒短的鉆頭。根據(jù)所鉆地層巖性，合理選擇牙輪鉆頭基本類型58四川盆地鉆頭選型推薦方案（牙輪）地層推薦鉆頭類型剖面可鉆性級(jí)別巖性占地層％井眼直徑(mm)IADC編碼國產(chǎn)牙輪進(jìn)口牙輪侏羅系上沙溪廟組砂巖50444.50GA535HP53AF3D311.15HJT537G泥巖50215.90下沙溪廟組4.719砂巖48444.50617GA535HP61AF4D311.15HJT617LG泥巖52215.90千佛崖組4.486砂巖60444.50617GA535311.15HJT617LG泥巖40215.90自流井組5.272砂巖44444.50627GA535P62AF5311.15HJT637G泥巖49215.90HJ637G四川盆地鉆頭選型推薦方案（牙輪）推薦鉆頭類型剖面可鉆59三疊系須家河組6.213砂巖71311.15637HJT637GHP63F57D泥巖28215.90HJT637GH雷口坡組7.361碳酸鹽巖81311.15727HJT637GHP73F7其他19215.90HJT737G嘉陵江組6.602碳酸鹽巖68311.15647HJT637GF670D其他32215.90HJT637GH152.40HA637飛仙關(guān)組6.443碳酸鹽巖95215.90647HJT637GH其他5152.40HA637二疊系長興組6.725碳酸鹽巖100215.90647HJT637G其他0152.40HA637龍?zhí)督M4.279碳酸鹽巖24215.90547HJ547GHHP54F35A泥巖72152.40HA617茅口組6.691碳酸鹽巖100215.9717HJT737GH83F其他0152.40HA637棲霞組7.196碳酸鹽巖215.9727HJT737GHP73F7其他152.40HA637梁山組4.366碳酸鹽巖215.9547HJ547GHHP54F35A三疊系須家河組6.213砂巖71311.15637HJT6360普光地區(qū)一口井地質(zhì)層段鉆頭型號(hào)選擇層位井眼尺寸鉆頭型號(hào)數(shù)量進(jìn)尺m純鉆時(shí)間h蓬萊組660.4PC2122.0022.22444.5GA515G193.0038.75遂寧組660.4PC2121.003.00444.5GA515G4433.60153.33311.2SHT22RG13.401.08上沙溪廟組660.4PC2123.103.00444.5GA515G1143.2543.17311.2HJ517G3360.5380.66下沙溪廟組311.2HJ517G1277.4681.58千佛崖組311.2HJT537GK121160.83918.24自流井組311.2HJT537G1103.2762.21須家河組311.2HJT537GK16789.91755.27215.9HJ537GHK164.0435.67雷口坡組215.9HJT537GK3298.99220.42BD446D1295.2658.93嘉陵江組215.9HJT537192.8868.92BD446D2456.86104.07飛仙關(guān)組215.9HJT547GDG1143.0064.71BD435D1417.60117.25長興組215.9HJT537GK5316.96202.80HMQ3842146.0130.42龍?zhí)督M215.9HJT617G134.0014.33普光地區(qū)一口井地質(zhì)層段鉆頭型號(hào)選擇層位井眼鉆頭數(shù)量進(jìn)尺純鉆蓬61元壩地區(qū)地層選用鉆頭分析1、蓬萊鎮(zhèn)組~沙溪廟地層。該段地層可鉆性好，使用常規(guī)PDC鉆頭可獲得較高的機(jī)械鉆速和進(jìn)尺。由于井段較長，考慮用兩種型號(hào)的鉆頭鉆進(jìn)，上部井段采用5刀翼鉆頭以提高機(jī)械鉆速為目的，下部井段由于地層壓實(shí)性漸強(qiáng)，對(duì)鉆頭的沖擊破壞性也隨之加強(qiáng)，采用6刀翼鉆頭可獲得更高的壽命，保證該只鉆頭能完鉆。2、下沙溪廟~須家河地層。該段地層膠結(jié)致密，地層硬度高，多段地層含礫，可鉆性極差。使用孕鑲鉆頭帶渦輪鉆具鉆進(jìn)能獲得極佳的鉆進(jìn)指標(biāo)。3、雷口坡~嘉陵江地層。雷口坡組地層以白云巖和硬石膏巖為主，地層可鉆性較差，鉆頭在該層位使用極易崩齒造成鉆頭進(jìn)尺少，機(jī)速低。嘉陵江組地層可鉆性相對(duì)較好，能獲得較高的機(jī)械鉆速和壽命。選用6刀翼PDC.4、飛仙關(guān)~長興組地層（定向井段）飛仙關(guān)組地層可鉆性好，鉆頭選型以定向效果好，且提高機(jī)械鉆速為主要目的。選用6刀翼PDC元壩地區(qū)地層選用鉆頭分析62牙輪鉆頭失效分析

1、流道沖蝕、刺穿、掉噴嘴鉆頭流道沖蝕、刺穿主要失效原因是：①采用雙噴嘴組合；②噴嘴入口流速過高；③高密度泥漿，固相含量高；④使用脈沖噴嘴外形結(jié)構(gòu)與鉆頭不匹配。因部分特殊的地質(zhì)條件和使用的鉆井工藝因素，泥漿體系中添加了鐵礦粉，采用雙噴嘴組合和脈沖噴嘴結(jié)構(gòu)提高水力，對(duì)鉆頭流道的損壞很大。重復(fù)使用舊噴嘴，或一些不符合標(biāo)準(zhǔn)的噴嘴，使噴嘴座臺(tái)肩處的間隙增大，形成渦流導(dǎo)致噴嘴座刺穿也是重要原因之一。鉆頭掉噴嘴主要是在安裝噴嘴過程中，安裝方式不合理，或有其它異物導(dǎo)致泥漿泄露，當(dāng)密封圈、擋圈被沖蝕而落井后，噴嘴因失去約束而落井。牙輪鉆頭失效分析632、牙輪或輪尖落井牙輪尖落井的失效原因是由于鉆頭產(chǎn)生偏心旋轉(zhuǎn)、牙輪齒槽磨損過多后導(dǎo)致輪尖折斷，泥漿進(jìn)入軸承而失效。鉆頭產(chǎn)生偏心旋轉(zhuǎn)的原因有：①地層變化或研磨性強(qiáng)造成鉆頭內(nèi)排齒磨損或折斷；②鉆頭選型不當(dāng)或井底不干凈、井眼不規(guī)則；③使用螺桿鉆具復(fù)合鉆進(jìn)，鉆頭所受側(cè)向力大。

牙輪落井的失效原因有：①輪尖折斷后，起鉆不及時(shí)，軸頸沿小軸磨穿鎖緊槽，導(dǎo)致鎖緊鋼球脫落后牙輪落井；②使用螺桿鉆具強(qiáng)化鉆進(jìn)，軸承密封失效或發(fā)生粘著磨損后導(dǎo)致牙輪落井；③鉆頭在井下工作異常。2、牙輪或輪尖落井643、斷、掉齒和齒磨平斷齒的主要原因有：①井底有落物；②鉆頭選型不當(dāng)或地層硬；③跳鉆或井底不干凈。掉齒的主要原因是牙輪殼體過度磨損后，固齒力下降造成的。齒磨平主要是由于地層硬、研磨性強(qiáng)。4、軸承失效軸承局部承載過大發(fā)生粘著磨損失效的原因有：①WN值過高，使用單彎螺桿，鉆頭所受側(cè)向力大；②地層原因、井底有其它異物導(dǎo)致鉆頭跳鉆產(chǎn)生沖擊載荷；③鉆頭發(fā)生偏心旋轉(zhuǎn)，軸承承受偏載。軸承密封早期失效是由于井下環(huán)境溫度較高或鉆頭在斜井中使用，而牙輪背錐、掌背與井壁接觸又產(chǎn)生較大的磨擦熱，使橡膠密封圈受熱老化造成的。3、斷、掉齒和齒磨平655、聯(lián)接螺紋斷裂、牙掌折斷發(fā)生聯(lián)接螺紋斷裂的鉆頭主要是由于上扣偏斜和扭矩過大，聯(lián)接螺紋薄弱環(huán)節(jié)易產(chǎn)生裂紋和裂紋擴(kuò)展，最后導(dǎo)致聯(lián)接螺紋斷裂。牙掌折斷是從軸頸根部應(yīng)力集中部位斷裂，主要原因有：①上扣的鉆頭盒不合適或方法不正確，使鉆頭的牙輪受力，且扭矩過大；②地層原因使鉆頭直徑過度磨損，軸頸強(qiáng)度降低；③鉆頭受到異常的應(yīng)力作用。5、聯(lián)接螺紋斷裂、牙掌折斷661、與偏心旋轉(zhuǎn)相關(guān)的斷輪尖分析失效牙輪鉆頭案例牙輪鉆頭齒槽磨損多出現(xiàn)在復(fù)合鉆井、在一些硬塑性、研磨性很強(qiáng)的的地層等。齒槽磨損是在牙輪鉆頭沒有牙齒保護(hù)的齒間槽磨出深槽，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致齒槽磨穿，輪尖脫落，進(jìn)一步牙輪落井，造成嚴(yán)重的鉆井事故。1、與偏心旋轉(zhuǎn)相關(guān)的斷輪尖分析失效牙輪鉆頭案例牙輪鉆頭齒槽磨67鉆頭基本知識(shí)和選型(技術(shù)員培訓(xùn))教案資料課件68齒槽嚴(yán)重磨損牙輪齒槽磨穿后輪尖斷落井底鎖緊槽磨穿后鋼球掉落，牙輪落井齒槽嚴(yán)重磨損牙輪齒槽磨穿后輪尖斷落井底鎖緊槽磨穿后鋼球掉落，69齒槽嚴(yán)重磨損，其中有兩排齒齒柱磨出，另有些齒排齒側(cè)磨損

取心巖樣充分說明此井鉆頭出現(xiàn)了鉆頭偏心磨損齒槽嚴(yán)重磨損，其中有兩排齒齒柱磨出，另有些齒排齒側(cè)磨損取心70齒槽磨損分析齒槽磨損主要是由于牙齒在井底的覆蓋發(fā)生變化，鉆頭在井底每滾動(dòng)一圈，每個(gè)齒圈的同心圓破碎環(huán)帶的規(guī)律被打亂，導(dǎo)致井底破碎不充分、不均勻，留下一些凸臺(tái)磨損齒槽，牙輪尖部齒槽部位殼體較薄，容易磨穿鉆頭失效。齒槽磨損易發(fā)生的工況1）、大位移井、水平井、斜井2）、擺動(dòng)鉆井井眼較大，鉆頭在井底做行星運(yùn)動(dòng)距離大，牙齒讓出較硬的巖石，當(dāng)牙輪齒槽轉(zhuǎn)到該位置過來磨齒槽。3）、地層硬塑性較高牙齒完全破碎井底較困難，易造成小凸臺(tái)磨損齒槽。齒槽磨損分析齒槽磨損主要是由于牙齒在井底的覆蓋發(fā)生變化，鉆頭71使用帶S特殊結(jié)構(gòu)、T功能、掌背鑲裝側(cè)切齒、帶密封保護(hù)、背錐優(yōu)化布齒等技術(shù)的E系列鉆頭，具有齒槽強(qiáng)化的鉆頭。建議在鉆井施工中，適時(shí)改變螺桿轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速之比，以延長鉆頭使用壽命。

鉆遇研磨性強(qiáng)的地層，建議使用帶H特征的鉆頭。若發(fā)現(xiàn)有齒槽磨損現(xiàn)象，要及時(shí)改變鉆井參數(shù)，修整井底，并選用適合的鉆頭型號(hào)。使用帶S特殊結(jié)構(gòu)、T功能、掌背鑲裝側(cè)切齒、帶密封保護(hù)、背錐優(yōu)72與鉆頭出芯相關(guān)的斷輪尖失效鉆頭中心部位的齒磨損或斷落,使井底相應(yīng)地層未被切削而留下巖心。鉆頭輪尖斷落會(huì)引起牙輪基體迅速的嚴(yán)重?fù)p壞，機(jī)械鉆速猛降。其原因大致有：

1、巖層的研磨性超過了鉆頭中心齒的抗磨能力；

2、牙輪殼體被沖蝕后齒脫落；

3、井底有金屬碎屑引起中心齒破裂；

4、井底形狀變化大，更換新鉆頭后修整井底的措施不當(dāng)或時(shí)間太短。與鉆頭出芯相關(guān)的斷輪尖失效鉆頭中心部位的齒磨損或斷落,使井73牙輪破裂牙輪破裂即指牙輪破成兩半或幾塊，但大部分牙輪仍在鉆頭上，牙輪破裂可以是多種原因造成的，以下是牙輪破裂的一些原因：1、牙輪打架，一個(gè)軸承失效后，牙輪相碾壓使一個(gè)或多個(gè)牙輪破裂；2、頓鉆、溜鉆使牙輪受到猛烈沖擊；3、井內(nèi)硫化氫的腐蝕，導(dǎo)致氫脆；4、熱處理不當(dāng)使牙輪殼體產(chǎn)生微裂紋，在鉆頭工作時(shí)，由于疲勞沖擊載荷作用，裂紋擴(kuò)展而導(dǎo)致牙輪破裂。牙輪破裂牙輪破裂即指牙輪破成兩半或幾塊，但大部分牙輪仍在鉆頭74因上扣原因造成的牙掌斷裂

此處為受力點(diǎn)由于上扣的鉆頭盒不合適與方法不正確，使鉆頭的牙輪受力，且扭矩過大，導(dǎo)致牙掌從軸頸根部應(yīng)力集中部位斷裂，同時(shí)還損傷了接頭和鉆頭連接螺紋及密封臺(tái)肩面。因上扣原因造成的牙掌斷裂此處為受力點(diǎn)由于上扣的鉆頭盒不合適75因地層原因造成的斷齒鉆頭早期多為背錐齒、外排齒和次外排碎斷失效，主要原因是鉆頭使用鉆壓較低，鉆遇強(qiáng)度高于合金齒強(qiáng)度的燧石結(jié)核，造成跳鉆嚴(yán)重，在未使用減震器和有掉塊的環(huán)境下，使得線速度最大的外排齒和與井壁接觸的背錐齒，受異常沖擊載荷而部分先期碎斷，隨后發(fā)展到整顆齒和整排齒碎斷，后期碎斷斷口磨平，形成外排齒至背錐磨牙輪體成圓弧狀的特征。因地層原因造成的斷齒鉆頭早期多為背錐齒、外排齒和次外排碎斷失76因加工原因造成的掉齒因加工原因造成的掉齒77因地層原因造成的掉油杯和斷牙掌因地層原因造成的掉油杯和斷牙掌78牙輪鉆頭非密封軸承磨損分級(jí)規(guī)定非密封軸承磨損級(jí)別磨損程度按使用時(shí)間分級(jí)非密封軸承在現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)情況0新軸承新鉆頭1<0軸承已用掉≤1/8轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，軸承不曠21/8<軸承已用掉≤2/8轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，軸承基本不曠32/8<軸承已用掉≤3/843/8<軸承已用掉≤4/8轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，稍有曠動(dòng)54/8<軸承已用掉≤5/8軸向曠動(dòng)小于1mm徑向曠動(dòng)小于2mm65/8<軸承已用掉≤6/8軸向曠動(dòng)（1~2）mm徑向曠動(dòng)（2~3）mm76/8<軸承已用掉≤7/8軸向曠動(dòng)大于2mm徑向曠動(dòng)大于3mm8軸承已用掉>7/8軸承完全失效牙輪鉆頭非密封軸承磨損分級(jí)規(guī)定磨損程79鉆頭使用與磨損記錄內(nèi)容及格式鉆頭使用記錄生產(chǎn)廠商鉆頭型號(hào)鉆頭系列號(hào)IADC代號(hào)鉆頭直徑mm連接螺紋噴嘴過流面積mm2主要巖性地層代號(hào)下井深度m起鉆深度m總進(jìn)尺m純鉆時(shí)間h機(jī)械鉆速m/h鉆壓kN轉(zhuǎn)速r/min泵壓MPa流量l/s鉆頭磨損記錄切削結(jié)構(gòu)軸承B直徑G說明內(nèi)排齒I外排齒O磨損特征D位置L軸承/密封B直徑G其他特征O起鉆原因R鉆頭使用與磨損記錄內(nèi)容及格式生產(chǎn)廠商鉆頭型號(hào)鉆頭系列號(hào)IAD80鉆頭使用與磨損記錄內(nèi)容及格式鉆頭使用記錄生產(chǎn)廠商鉆頭型號(hào)鉆頭系列號(hào)IADC代號(hào)鉆頭直徑mm連接螺紋噴嘴過流面積mm2主要巖性地層代號(hào)下井深度m起鉆深度m總進(jìn)尺m純鉆時(shí)間h機(jī)械鉆速m/h鉆壓kN轉(zhuǎn)速r/min泵壓MPa流量l/s鉆頭磨損記錄切削結(jié)構(gòu)軸承B直徑G說明內(nèi)排齒I外排齒O磨損特征D位置L軸承/密封B直徑G其他特征O起鉆原因R鉆頭使用與磨損記錄內(nèi)容及格式生產(chǎn)廠商鉆頭型號(hào)鉆頭系列號(hào)IAD81鉆井工藝與鉆頭關(guān)系參考表序號(hào)鉆井工藝鉆頭1定向井造斜、扭方位平底或內(nèi)凹，短保徑鉆頭2水平井造斜、扭方位3直井糾斜4定向井增斜、穩(wěn)斜鉆進(jìn)保徑能力強(qiáng)的鉆頭5水平井段穩(wěn)斜鉆進(jìn)保徑能力強(qiáng)，具有倒劃眼切削結(jié)構(gòu)鉆頭6擴(kuò)眼鉆進(jìn)雙心、偏心等擴(kuò)眼鉆頭7直井鉆進(jìn)常規(guī)鉆頭鉆井工藝與鉆頭關(guān)系參考表序號(hào)鉆井工藝鉆頭1定向井造斜82牙輪鉆頭入井前的檢查（1）把鉆頭倒置，將鉆頭規(guī)水平套在鉆頭直徑最大處。（2）用手順時(shí)針搬動(dòng)鉆頭規(guī)刻度盤手柄，直至搬不動(dòng)為止，此時(shí)與手柄相對(duì)的數(shù)字即為鉆頭直徑尺寸。（3）操作同刮刀鉆頭的結(jié)構(gòu)與使用單元中入井前檢查。（4）檢查噴嘴焊的是否牢靠。（5）把小于鉆頭水眼直徑的木棒，插入水眼看是否暢通。（6）用手轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)牙輪，檢查是否靈活，牙齒有無互咬現(xiàn)象。（7）將鉆頭放倒，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭，檢查主要焊口有無裂紋。（8）將鉆頭置于一平鋼板上，使三個(gè)牙輪牙齒與鋼板的接觸狀態(tài)相同，再用直尺測(cè)量其高差。φ349mm以上鉆頭高差不超過3mm，φ298.5mm以下鉆頭不超過2mm。牙輪鉆頭入井前的檢查83何時(shí)起出鉆頭１）．經(jīng)濟(jì)方面原因；

２）．機(jī)械鉆速降低，齒磨損，泥包等；

３）．井眼軌跡控制方面原因；

４）．泵壓降低，掉噴嘴或刺鉆具；

５）．PDC鉆頭，泵壓增加，磨損嚴(yán)重；

６）．牙輪鉆頭，扭矩波動(dòng)過大，密封失效．何時(shí)起出鉆頭１）．經(jīng)濟(jì)方面原因；

２）．機(jī)械鉆速降低，齒磨84中原西南鉆井分公司技術(shù)發(fā)展中心TechnologyDevelopmentCentre(EOTDC).Southwest.DrillingcompanyofZhongyuanPetroleumEngineeringCo.LtdSinopec鉆頭基本知識(shí)和選型中原西南鉆井分公司技術(shù)發(fā)展中心鉆頭基本知識(shí)和選型85三牙輪鉆頭

1.1.三牙輪鉆頭圖片石油鉆井鉆頭的分類三牙輪鉆頭石油鉆井鉆頭的分類86鉆頭基本知識(shí)和選型(技術(shù)員培訓(xùn))教案資料課件87三牙輪鉆頭1.2.2三牙輪鉆頭工作原理三牙輪鉆頭破巖機(jī)理利用了兩種破巖方式的聯(lián)合作用：一是軸向沖擊破巖，二是回轉(zhuǎn)刮削剪切破巖。

三牙輪鉆頭 881.2．牙輪鉆頭的破巖作用

（1）沖擊、壓碎作用

縱向振動(dòng)產(chǎn)生的沖擊力和靜壓力（鉆壓）一起使牙齒對(duì)地層產(chǎn)生沖擊、壓碎作用，形成體積破碎坑。

（2）滑動(dòng)剪切作用

牙輪牙齒的徑向滑動(dòng)和切向滑動(dòng)對(duì)井底地層產(chǎn)生剪切作用，破碎齒間巖石。

（3）射流的沖蝕作用

由噴嘴噴出的高速射流對(duì)井底巖石產(chǎn)生沖蝕作用，輔助破碎巖石。1.2．牙輪鉆頭的破巖作用892、單牙輪鉆頭

單牙輪鉆頭比三牙輪鉆頭更適用于強(qiáng)度和塑性同時(shí)都大的地層，同時(shí)又能適用于PDC鉆頭難于對(duì)付的硬夾層和其他復(fù)雜地層，且結(jié)構(gòu)簡單，軸承空間大，使用安全可靠，鉆頭尺寸容易小型化，現(xiàn)場(chǎng)使用效果良好。單牙輪鉆頭可應(yīng)用于增斜鉆進(jìn)，更適合穩(wěn)斜鉆進(jìn)，更適

用于小井眼鉆井。2、單牙輪鉆頭90

3.刮刀鉆頭2.1.刮刀鉆頭圖片3.刮刀鉆頭912.刮刀鉆頭2.2.刮刀鉆頭的工作原理

刮刀鉆頭主要以切削作用破碎地層。破碎塑性巖石過程：

在鉆壓W作用下，刀翼容易吃入地層；刃前巖石在扭轉(zhuǎn)力T的作用下不斷產(chǎn)生塑性流動(dòng)。這和車刀切削軟金屬的過程類似。2.刮刀鉆頭刮刀鉆頭主要以切削作用破碎地層。922.刮刀鉆頭2.3.刮刀鉆頭的應(yīng)用刮刀鉆頭制造工藝簡單，成本低；刮刀鉆頭適用于軟地層，鉆速快，每米鉆進(jìn)成本低；刮刀鉆頭容易磨損成錐形，造成縮徑和井斜；刮刀鉆頭產(chǎn)生劇烈的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，破壞鉆具和設(shè)備；刮刀鉆頭目前很大程度上被PDC鉆頭取代。一、石油鉆井鉆頭的分類2.刮刀鉆頭刮刀鉆頭制造工藝簡單，成本低；一、石油鉆井933.金剛石鉆頭3.1.天然金剛石鉆頭

3.金剛石鉆頭943.金剛石鉆頭3.2.天然金剛石鉆頭的破巖機(jī)理

天然金剛石鉆頭以磨削（研磨）方式破碎巖石，類似于砂輪磨削金屬的過程。

(1)在鉆進(jìn)某些硬地層時(shí)，在鉆壓作用下壓入巖石，使與金剛石接觸的巖石處于極高的應(yīng)力狀態(tài)而使巖石呈現(xiàn)塑性；

(2)在塑性地層(或巖石在應(yīng)力作用下呈塑性的地層)，使前方的巖石內(nèi)部發(fā)生破碎或塑性流動(dòng)。

(3)在脆性較大的巖石中，在鉆壓和扭矩作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力使巖石表現(xiàn)為脆性破碎，即屬于以剪力和張力形式破碎巖石。

(4)在堅(jiān)硬巖石(如隧石、硅質(zhì)白云巖、硅質(zhì)石灰?guī)r等)中，是要靠金剛石的棱角實(shí)現(xiàn)微切削、刻劃等方式來破碎巖石。

3.金剛石鉆頭天然金剛石鉆頭以磨削（研磨953.金剛石鉆頭3.3.熱穩(wěn)定聚晶金剛石鉆頭（Ballasetbit）3.金剛石鉆頭963.金剛石鉆頭3.4.熱穩(wěn)定聚晶金剛石鉆頭的破巖機(jī)理

Ballaset鉆頭以切削和磨削（研磨）方式破碎巖石。

(1)在鉆進(jìn)某些硬地層時(shí)，在鉆壓作用下壓入巖石，使與聚晶金剛石接觸的巖石處于極高的應(yīng)力狀態(tài)而使巖石呈現(xiàn)塑性；

(2)在塑性地層(或巖石在應(yīng)力作用下呈塑性的地層)，使前方的巖石內(nèi)部發(fā)生破碎或塑性流動(dòng)。

(3)在脆性較大的巖石中，在鉆壓和扭矩作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力使巖石表現(xiàn)為脆性破碎，即屬于以剪力和張力形式破碎巖石。

(4)由于聚晶金剛石屬于硬脆性，在工作過程中也易崩損，崩損后的聚晶金剛石工作模式將與天然金剛石工作模式相似。

(5)在堅(jiān)硬巖石(如隧石、硅質(zhì)白云巖、硅質(zhì)石灰?guī)r等)中，是要靠聚晶金剛石的棱角實(shí)現(xiàn)微切削、刻劃等方式來破碎巖石。3.金剛石鉆頭Ballaset鉆頭以切削973.金剛石鉆頭3.5.孕鑲鉆頭（Impregnatedbit）用于高研磨性地層3.金剛石鉆頭983.金剛石鉆頭3.6.PDC鉆頭（PolycrystallineDiamondCompactBit）3.金剛石鉆頭993.金剛石鉆頭3.6.PDC鉆頭破巖機(jī)理3.金剛石鉆頭1001946年首次誕生了金剛石取心鉆頭1952生產(chǎn)出了全面鉆進(jìn)的金剛石鉆頭1960年開發(fā)出燒結(jié)式的孕鑲式鉆頭1976年P(guān)DC鉆頭1979年偏心金剛石鉆頭1981年巴拉斯鉆頭1986年正式在中國建立合資公司生產(chǎn)金剛石鉆頭1946年首次誕生了金剛石取心鉆頭101PDC鉆頭金剛石鉆頭PDC全面鉆頭PDC取心鉆頭PDC雙心鉆頭Ballaset鉆頭天然金剛石鉆頭孕鑲金剛石鉆頭全面鉆頭取心鉆頭雙心鉆頭雙心全面鉆頭雙心取心鉆頭孕鑲?cè)驺@頭孕鑲?cè)⌒你@頭金剛石鉆頭產(chǎn)品分類PDC鉆頭金剛石鉆頭PDC全面鉆頭PDC取心鉆頭PDC雙心鉆102鉆頭命名---后綴PDC鉆頭命名方式(以BEST鉆頭為例）鉆頭命名---后綴PDC鉆頭命名方式(以BEST鉆頭為例）103百施特公司鉆頭命名方式百施特公司鉆頭命名方式104百施特公司鉆頭命名方式百施特公司鉆頭命名方式105江漢牙輪鉆頭型號(hào)表示方法

1三牙輪鉆頭型號(hào)表示方法

1.1型號(hào)的組成

三牙輪鉆頭型號(hào)由鉆頭直徑代號(hào)、系列代號(hào)、IADC分類號(hào)和附加結(jié)構(gòu)特征代號(hào)四部分組成。

示例：81/2HJ537Y

直徑代號(hào)附加結(jié)構(gòu)特征代號(hào)

系列代號(hào)IADC分類號(hào)

1.2鉆頭直徑代號(hào)

鉆頭直徑代號(hào)用數(shù)字（整數(shù)或分?jǐn)?shù)）表示，代表鉆頭直徑英寸數(shù)，各種規(guī)格的鉆頭直徑應(yīng)符合SY/T5164的規(guī)定。特殊情況下，用戶定制的非標(biāo)尺寸鉆頭可以直接用公制尺寸表示。

示例：直徑代號(hào)為81/2，表示鉆頭直徑為81/2in、公制尺寸215.9mm。

江漢牙輪鉆頭型號(hào)表示方法

1三牙輪鉆頭型號(hào)表示方法

1061.3鉆頭系列代號(hào)

鉆頭系列及代號(hào)見表1。

系列代號(hào)由一至三個(gè)字母組成。對(duì)于H、HA、HJ、FA、FJ、GA、GJ、W等系列，其含義如下：

第1個(gè)字母表示軸承結(jié)構(gòu)特征?，F(xiàn)有3種軸承結(jié)構(gòu)：--H-滑動(dòng)軸承；--G-滾動(dòng)軸承；--F-浮動(dòng)軸承；

：W系列-非密封滾動(dòng)軸承。

第2個(gè)字母表示密封結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有3種密封結(jié)構(gòu)，其中W系列無第2個(gè)字母，表示為非密封。--A-橡膠密封；--J-金屬密封；

第3個(gè)字母表示特殊結(jié)構(gòu)。現(xiàn)主要有2種特殊結(jié)構(gòu)：--T-特別保徑；--S-副齒。

對(duì)于MD、HF、SWT、Q等系列鉆頭，其組合字母含義分別為：

--MD-高速馬達(dá)鉆頭系列，適用定向井、水平井、高溫深井鉆井；

--HF-硬地層鉆頭系列，適用深井硬地層，如：火成巖、花崗巖；

--SWT-高效鋼齒鉆頭系列，適合高轉(zhuǎn)速，軟或中軟地層鉆進(jìn)；

--Q-氣體鉆井牙輪鉆頭系列，適用以氣體作為循環(huán)介質(zhì)的欠平衡鉆井。

1.3鉆頭系列代號(hào)

鉆頭系列及代號(hào)見表1。

系列代號(hào)1071.4鉆頭分類號(hào)

鉆頭分類號(hào)采用SY/T5164的分類規(guī)定，用一組3位數(shù)字組成，首位數(shù)表示鉆頭切削結(jié)構(gòu)類別及地層系列號(hào)，第2位數(shù)為地層分級(jí)號(hào)，末位數(shù)為鉆頭結(jié)構(gòu)特征代號(hào)。鉆頭分類號(hào)見表2。

示例：適用于低抗壓強(qiáng)度高可鉆性的軟第1級(jí)地層，密封滑動(dòng)軸承非保徑鋼齒鉆頭的分類號(hào)為“116”。

1.5鉆頭附加結(jié)構(gòu)特征

鉆頭附加結(jié)構(gòu)特征是鉆頭系列、分類不能表示出來的但又影響鉆頭成本、性能的特征。采用在分類號(hào)后用一個(gè)大寫英文字母表示一種附加結(jié)構(gòu)特征。型號(hào)中可用多個(gè)字母表示附加結(jié)構(gòu)特征，這時(shí)應(yīng)以字母先后順序排列附加結(jié)構(gòu)特征。與SY/T5164相同的附加結(jié)構(gòu)特征采用相同的字母代號(hào)，公司專有技術(shù)代號(hào)自定。附加結(jié)構(gòu)特征及其代號(hào)見表3。

1.6鉆頭型號(hào)示例

示例：81/2HJT537GL鉆頭--81/2：鉆頭直徑為8.5in、公制尺寸Ф215.9mm；

--HJT：滑動(dòng)軸承金屬密封、特別保徑；--537：低抗壓強(qiáng)度、軟到中硬地層鑲齒鉆頭；

--G：掌背強(qiáng)化；--L：掌背扶正塊。2單牙輪鉆頭型號(hào)表示方法1.4鉆頭分類號(hào)

鉆頭分類號(hào)采用SY/T5164的分類規(guī)108

單牙輪鉆頭型號(hào)由鉆頭直徑代號(hào)、單牙輪鉆頭代號(hào)、設(shè)計(jì)編號(hào)及鉆頭分類號(hào)四部分組成。

單牙輪鉆頭直徑代號(hào)、鉆頭分類號(hào)、附加結(jié)構(gòu)特征代號(hào)與三牙輪鉆頭代號(hào)的意義相同。

單牙輪鉆頭代號(hào)以“Y”表示，意指一個(gè)牙輪，設(shè)計(jì)編號(hào)表示不同的鉆頭設(shè)計(jì)特征，設(shè)計(jì)編號(hào)按字母順序取用。

示例：45/8YC437

表示直徑為45/8in、C次設(shè)計(jì)的、適用于低抗壓強(qiáng)度高可鉆性的極軟第3級(jí)地層，密封滑動(dòng)保徑的單牙輪鉆頭。

109鉆頭的基本選型通常包括：1、鉆頭類型2、確定刀翼數(shù)3、確定復(fù)合片大小4、確定布齒密度5、選擇冠型6、保徑長度7、保徑類型8、防碰節(jié)的需求9、后排齒布置的要求五、鉆頭的基本選型鉆頭的基本選型通常包括：五、鉆頭的基本選型110鉆頭選型所需資料地質(zhì)資料巖性分析地質(zhì)分層測(cè)井資料井深聲波時(shí)差（DT）伽瑪（GAPI）密度鉆井工程數(shù)據(jù)井身結(jié)構(gòu)井眼軌跡泥漿性能鉆具組合鉆井參數(shù)鄰井鉆頭使用資料鉆頭的基本選型鉆頭選型所需資料地質(zhì)資料鉆頭的基本選型111巖石力學(xué)分析及應(yīng)用巖石力學(xué)分析及應(yīng)用112常用測(cè)井方式、代碼和單位常用測(cè)井方式、代碼和單位113巖石力學(xué)分析在鉆頭選型中的應(yīng)用巖石力學(xué)分析在鉆頭選型中的應(yīng)用114巖石抗壓強(qiáng)度在PDC鉆頭選型中的應(yīng)用抗壓強(qiáng)度(psi)地層硬度類別地層研磨級(jí)別PDC鉆頭IADC編碼刀翼數(shù)量切削齒尺寸(mm)＜4000極軟1～2M/S112~M/S223≤5≥194000~8000軟3M/S222~M/S333519，168000~12000軟～中硬4M/S323~M/S4335～719，1612000～16000硬5M/S333~M/S4436～816，1316000~32000硬6M/S432~M/S444＞613，8＞32000極硬7級(jí)以上巴拉斯/孕鑲/天然金剛石巖石抗壓強(qiáng)度在PDC鉆頭選型中的應(yīng)用抗壓強(qiáng)度地層硬度地層研磨115內(nèi)摩擦角在PDC鉆頭選型中的應(yīng)用內(nèi)摩擦角(度)地層硬度類別地層研磨級(jí)別PDC鉆頭IADC編碼刀翼數(shù)量切削齒尺寸(mm)＜10極軟1～2M/S112~M/S223≤5≥1910~20軟3M/S222~M/S333519，1620~30軟～中硬4M/S323~M4335～719，1630～38硬5～6M/S333~M4446～816，1338~45硬6M432~M444＞613，8＞45極硬7級(jí)以上巴拉斯/孕鑲/天然金剛石內(nèi)摩擦角在PDC鉆頭選型中的應(yīng)用內(nèi)摩擦角地層硬度地層研磨PD116巖石力學(xué)分析在鉆頭選型中的應(yīng)用巖石力學(xué)分析在鉆頭選型中的應(yīng)用117空隙度與機(jī)械鉆速的關(guān)系機(jī)械鉆速，F(xiàn)T/HR聲波孔隙度，%分析方法：孔隙度低于8%，對(duì)機(jī)械鉆速影響不大?？紫抖却笥?5%時(shí)，對(duì)機(jī)械鉆速有較大影響?？障抖扰c機(jī)械鉆速的關(guān)系機(jī)械鉆速，F(xiàn)T/HR聲波孔隙度118從PDC鉆頭的發(fā)展過程來看，影響PDC鉆頭使用的主要因素有兩個(gè)方面：一是PDC切削齒性能不能滿足造成鉆頭進(jìn)尺少，速度慢；（內(nèi)部原因）二是地層的復(fù)雜性，導(dǎo)致鉆頭選型困難。（外部原因）解決PDC鉆頭的內(nèi)因問題就是要解決鉆頭選型、設(shè)計(jì)、制造工藝和材料質(zhì)量的問題。使用環(huán)境因素對(duì)鉆頭性能的影響從PDC鉆頭的發(fā)展過程來看，影響PDC鉆頭使用的主要因素有兩119使用環(huán)境因素對(duì)鉆頭性能的影響影響PDC鉆頭機(jī)械鉆速的因素：鉆頭本身的因素和使用環(huán)境因素鉆頭本身因素（或內(nèi)因）包括：鉆頭選型PDC鉆頭對(duì)地層相對(duì)比較敏感，根據(jù)地層情況選擇合適的鉆頭型號(hào)或根據(jù)地層情況進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)鉆頭，是非常重要的，也是PDC鉆頭能否取得較好經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的前提和關(guān)鍵。鉆頭設(shè)計(jì)參數(shù)和制造工藝；切削齒性能及質(zhì)量；使用環(huán)境因素對(duì)鉆頭性能的影響影響PDC鉆頭機(jī)械鉆速的因素：120使用環(huán)境因素包括：地層巖性和壓實(shí)強(qiáng)度；使用的鉆井參數(shù)；包括鉆壓、轉(zhuǎn)速和排量等。PDC的剛脆性要求鉆頭旋轉(zhuǎn)要平穩(wěn)、減少振動(dòng)，鉆具組合時(shí)最好加上減振器，減少振動(dòng)，防止跳鉆和溜鉆；PDC的熱敏性要求選擇合適的排量，以達(dá)到清洗和冷卻切屑齒。通過水力參數(shù)計(jì)算，一般選擇的排量要求鉆頭噴嘴的射流沖擊力要達(dá)到40米/秒以上，鉆頭比水馬力要達(dá)到1.5馬力/in2以上，以滿足清洗巖屑和冷卻PDC的要求，泥漿環(huán)空最低返速達(dá)到0.6-1米/秒。泥漿性能。使用環(huán)境因素對(duì)鉆頭性能的影響使用環(huán)境因素包括：使用環(huán)境因素對(duì)鉆頭性能的影響121增加

機(jī)械鉆速泥漿參數(shù)對(duì)機(jī)械鉆速速的影響增加機(jī)械鉆速泥漿參數(shù)對(duì)機(jī)械鉆速速122IADC代碼說明IADC代碼說明123當(dāng)量齒數(shù)計(jì)算式中：D－鉆頭直徑n－鉆頭上切削齒尺寸種類數(shù)Zi，di－分別代表第i種尺寸的齒的數(shù)量和直徑（不包括保徑上的PDC齒）上表中的“當(dāng)量齒數(shù)”是以8-1/2“鉆頭、13.44mm直徑的切屑齒為基準(zhǔn)。IADC代碼說明當(dāng)量齒數(shù)計(jì)算式中：IADC代碼說明124（1）PDC齒燒損；（2）PDC齒碎裂；（3）PDC齒掉片；（4）PDC齒沖蝕；（5）PDC齒崩碎；

（6）PDC齒面裂紋；（7）PDC鉆頭出環(huán)；（8）PDC齒脫片；（9）PDC鉆頭保徑磨小；（10）PDC鉆頭斷刀翼。PDC鉆頭的典型磨損分析（1）PDC齒燒損；（6）PDC齒面裂紋；PDC125可能產(chǎn)生的原因：（1）排量過低；（2）轉(zhuǎn)速過快；（3）鉆壓過高；（4）過度劃眼。

IADC描述：HC(HeatCheck)PDC齒燒損可能產(chǎn)生的原因：PDC齒燒損126PDC齒碎裂可能產(chǎn)生的原因：（1）由于鉆頭回旋產(chǎn)生沖擊載荷；（2）地層變化，扭矩增大；（3）礫石地層；（4）井底有落物。IADC描述：CC(ChippedCutter)PDC齒碎裂可能產(chǎn)生的原因：127PDC齒掉片可能產(chǎn)生的原因：（1）PDC齒過熱，使金剛石層掉片。IADC描述：BF(BondFailure)PDC齒掉片可能產(chǎn)生的原因：128PDC齒沖蝕可能產(chǎn)生的原因：（1）泥漿排量過大；（2）泥漿性能差，密度過大或固相含量過高；

(3)噴嘴方位不合理。IADC描述：ER(Erosion)PDC齒沖蝕可能產(chǎn)生的原因：129PDC齒崩碎IADC描述：BC(BrokenCutter)可能產(chǎn)生的原因：（1）PDC齒受到劇烈沖擊；（2）鉆遇礫石地層；（3）井底有落物。PDC齒崩碎可能產(chǎn)生的原因：130PDC齒面裂紋IADC描述：CDL(CrackedDiamondCutter)可能產(chǎn)生的原因：（1）PDC齒過熱；（2）沖擊破壞。PDC齒面裂紋可能產(chǎn)生的原因：131PDC鉆頭出環(huán)槽IADC描述：RO(Ringout)可能產(chǎn)生的原因：（1）井底落物；（2）掉齒；PDC鉆頭出環(huán)槽可能產(chǎn)生的原因：132PDC齒脫片IADC描述：BC(BrokenCutter)可能產(chǎn)生的原因：（1）沖擊載荷。PDC齒脫片可能產(chǎn)生的原因：133PDC鉆頭保徑磨小IADC描述：RG(RoundedGage)可能產(chǎn)生的原因：（1）鉆頭劃眼時(shí)間過長；（2）掉齒；（3）保徑不強(qiáng)。PDC鉆頭保徑磨小可能產(chǎn)生的原因：134PDC鉆頭斷刀翼IADC描述：BB(BrokenBlade)可能產(chǎn)生的原因：（1）沖擊載荷過大；（2）扭矩過大：（3）制造質(zhì)量。PDC鉆頭斷刀翼可能產(chǎn)生的原因：135適當(dāng)降低鉆頭心部布齒密度，將刀翼排列由3長3短改為2長4短，鉆頭心部更加寬敞，有利于排屑及防泥包，同時(shí)增加鉆頭攻擊性鉆頭心部刀翼適當(dāng)減薄新設(shè)計(jì)老設(shè)計(jì)鉆頭改進(jìn)思路分析PDC鉆頭改進(jìn)案例適當(dāng)降低鉆頭心部布齒密度，將刀翼排列由3長3短改為2長4短，136淺內(nèi)錐設(shè)計(jì)，有利于提高鉆頭定向時(shí)穩(wěn)定性及造斜能力新設(shè)計(jì)老設(shè)計(jì)后角進(jìn)一步優(yōu)化，考慮抗沖擊同時(shí)，提高攻擊性。鉆頭改進(jìn)思路分析淺內(nèi)錐設(shè)計(jì)，有利于提高鉆頭定向時(shí)穩(wěn)定性及造斜能力新設(shè)計(jì)老設(shè)計(jì)137冠型設(shè)計(jì)考慮鉆頭造斜能力及穩(wěn)定性，因此冠型設(shè)計(jì)以老設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，但冠型內(nèi)錐變淺，增加了鉆頭定向能力。鉆頭改進(jìn)思路分析新設(shè)計(jì)老設(shè)計(jì)冠型設(shè)計(jì)考慮鉆頭造斜能力及穩(wěn)定性，因此冠型設(shè)計(jì)以老設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)138改進(jìn)鉆頭使用總結(jié)1.鉆頭表現(xiàn)出相較以前鉆頭更強(qiáng)的攻擊性，ROP提升20%，說明改進(jìn)措施是有效的3.鉆頭表現(xiàn)出工作扭矩平穩(wěn)，這能有效保護(hù)鉆具，說明鉆頭改進(jìn)的穩(wěn)定性措施是有效的2.鉆頭PDC復(fù)合片沒有崩損，證明了鉆頭在井底工作較平穩(wěn)最后思考問題：鉆頭能否在此基礎(chǔ)上,綜合考慮鉆頭穩(wěn)定性，進(jìn)一步提升ROP改進(jìn)鉆頭使用總結(jié)1.鉆頭表現(xiàn)出相較以前鉆頭更強(qiáng)的攻擊性，RO139PDC鉆頭合理選擇與使用注意事項(xiàng)1.應(yīng)基于地層巖性和地層可鉆性級(jí)別選擇鉆頭，但在使用過程中，應(yīng)根據(jù)巖性剖面類型區(qū)別對(duì)待。

2.應(yīng)基于地層類別選擇使用鉆頭，總體上PDC鉆頭適用于軟至中硬地層。（1）對(duì)于塑性系數(shù)大的軟地層，應(yīng)選擇大直徑PDC片，且齒的出露高度應(yīng)高的鉆頭，以利于提高破碎巖石效率；

（2）對(duì)于塑性系數(shù)小的中至中硬地層，應(yīng)選擇小直徑PDC片，且齒出露低的鉆頭，以防止崩齒損壞，影響使用效果。

3.應(yīng)基于鉆頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和鉆井實(shí)際地層及巖性情況，合理選定鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)，但應(yīng)嚴(yán)格按鉆頭推薦使用的技術(shù)參數(shù)范圍進(jìn)行操作。

4.應(yīng)基于鉆進(jìn)工程設(shè)計(jì)合理選擇鉆井方式，應(yīng)對(duì)不同井深、不同井型及不同井身結(jié)構(gòu)區(qū)別對(duì)待：

（1）在深部地層施工中，建議PDC鉆頭與井下動(dòng)力鉆具配套使用，以發(fā)揮其適用高轉(zhuǎn)速的技術(shù)優(yōu)勢(shì)；

（2）在中深部大尺寸井眼施工中，建議適當(dāng)提高鉆壓、降低轉(zhuǎn)速。PDC鉆頭合理選擇與使用注意事項(xiàng)1.應(yīng)基于地層巖性和地層可鉆140淺錐形短拋物線形拋物線形魚尾形翼片很長，增加了復(fù)合片出刃高度，增加了鉆頭冠部與地層之間的間隙，使巖屑易于排向環(huán)形空間不致于粘附于鉆頭體，有利于射流的清洗。特點(diǎn)：能減少泥包和與泥包相關(guān)的鉆井問題。適用范圍：轉(zhuǎn)盤鉆井的直井和定向鉆井，鉆進(jìn)粘性極高的泥頁巖層。冠部面積最小，水力能量集中，易于清洗。其外形有較長的保徑齒，能適當(dāng)扶正。復(fù)合片密度不宜過大。特點(diǎn)：快速鉆進(jìn)中，能保持方位和井斜。適用范圍：只適用于鉆盤鉆井，鉆進(jìn)夾層。有一個(gè)帶錐度的冠部，冠頂相當(dāng)圓頓。可以使鉆頭外側(cè)布置更多數(shù)量的切削齒。特點(diǎn)：鉆頭的磨損更為平衡。適用范圍：轉(zhuǎn)盤鉆井、井下動(dòng)力鉆井及定向鉆井都比較穩(wěn)定，最適合于鉆可能遇到硬夾層的地區(qū)。冠部載荷分布均勻，無明顯載荷過渡區(qū)，載荷不致過分集中。這種冠部外形可使鉆頭及規(guī)徑部位布更多的切削齒。特點(diǎn)：具有良好的壽命；要求較高的流量和水力能量來實(shí)現(xiàn)清洗和冷卻，鉆頭的鼻部在鉆夾層時(shí)易受損壞。適用范圍：高速井下動(dòng)力鉆進(jìn)。PDC鉆頭冠部外形的基本選型淺錐形短拋物線形拋物線形魚尾形翼片很長，增加了復(fù)合片出刃高度141根據(jù)所鉆地層巖性，合理選擇牙輪鉆頭基本類型

(a)淺井段疏松地層，選用牙齒長的鉆頭。

(b)深井段選用進(jìn)尺多的鉆頭。

(c)起鉆后，如發(fā)現(xiàn)出井鉆頭的外排齒磨損嚴(yán)重，改選帶有保徑齒的鉆頭。

(d)易斜井段選用滑動(dòng)量小，牙齒短的鉆頭。根據(jù)所鉆地層巖性，合理選擇牙輪鉆頭基本類型142四川盆地鉆頭選型推薦方案（牙輪）地層推薦鉆頭類型剖面可鉆性級(jí)別巖性占地層％井眼直徑(mm)IADC編碼國產(chǎn)牙輪進(jìn)口牙輪侏羅系上沙溪廟組砂巖50444.50GA535HP53AF3D311.15HJT537G泥巖50215.90下沙溪廟組4.719砂巖48444.50617GA535HP61AF4D311.15HJT617LG泥巖52215.90千佛崖組4.486砂巖60444.50617GA535311.15HJT617LG泥巖40215.90自流井組5.272砂巖44444.50627GA535P62AF5311.15HJT637G泥巖49215.90HJ637G四川盆地鉆頭選型推薦方案（牙輪）推薦鉆頭類型剖面可鉆143三疊系須家河組6.213砂巖71311.15637HJT637GHP63F57D泥巖28215.90HJT637GH雷口坡組7.361碳酸鹽巖81311.15727HJT637GHP73F7其他19215.90HJT737G嘉陵江組6.602碳酸鹽巖68311.15647HJT637GF670D其他32215.90HJT637GH152.40HA637飛仙關(guān)組6.443碳酸鹽巖95215.90647HJT637GH其他5152.40HA637二疊系長興組6.725碳酸鹽巖100215.90647HJT637G其他0152.40HA637龍?zhí)督M4.279碳酸鹽巖24215.90547HJ547GHHP54F35A泥巖72152.40HA617茅口組6.691碳酸鹽巖100215.9717HJT737GH83F其他0152.40HA637棲霞組7.196碳酸鹽巖215.9727HJT737GHP73F7其他152.40HA637梁山組4.366碳酸鹽巖215.9547HJ547GHHP54F35A三疊系須家河組6.213砂巖71311.15637HJT63144普光地區(qū)一口井地質(zhì)層段鉆頭型號(hào)選擇層位井眼尺寸鉆頭型號(hào)數(shù)量進(jìn)尺m純鉆時(shí)間h蓬萊組660.4PC2122.0022.22444.5GA515G193.0038.75遂寧組660.4PC2121.003.00444.5GA515G4433.60153.33311.2SHT22RG13.401.08上沙溪廟組660.4PC2123.103.00444.5GA515G1143.2543.17311.2HJ517G3360.5380.66下沙溪廟組311.2HJ517G1277.4681.58千佛崖組311.2HJT537GK121160.83918.24自流井組311.2HJT537G1103.2762.21須家河組311.2HJT537GK16789.91755.27215.9HJ537GHK164.0435.67雷口坡組215.9HJT537GK3298.99220.42BD446D1295.2658.93嘉陵江組215.9HJT5