【文章內(nèi)容簡介】 凸不平 第二節(jié) 鉆頭 鉆具的識別、組成及常用組合 第 42 頁 第二節(jié) 鉆頭 鉆具的識別、組成及常用組合 牙輪滑動對破巖的作用 : 牙輪的超頂和復錐引起的切向滑動剪切掉牙齒之間的巖石。 超頂引起的軸向滑動剪切掉齒圈之間的巖石。 2． 牙輪鉆頭的破巖作用 （ 1） 沖擊 、 壓碎作用 縱向振動產(chǎn)生的沖擊力和靜壓力 （ 鉆壓 ） 一起使牙齒對地層產(chǎn)生沖擊 、 壓碎作用 ，形成體積破碎坑 。 （ 2） 滑動剪切作用 牙輪牙齒的徑向滑動和切向滑動對井底地層產(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井底巖石產(chǎn)生沖蝕作用 ， 輔助破碎巖石 。 第 43 頁 （ 四 ） 金剛石鉆頭 （ Diamond Bit) 金剛石鉆頭為無活動部件的整體式鉆頭 。 由鋼體 、 胎體 （ 冠部和保徑部分 ） 、 水眼及水槽 、金剛石切削刃等部分組成 第二節(jié) 鉆頭 鉆具的識別、組成及常用組合 第 44 頁 第二節(jié) 鉆頭 鉆具的識別、組成及常用組合 熱穩(wěn)定聚晶金剛石鉆頭（ TSP） TSP鉆頭的熱穩(wěn)定性、耐磨性和抗沖擊能力都高于一般的金剛石鉆頭。 第 45 頁 金剛石具有極高的硬度 （ 莫氏硬度 10） 、 抗壓強度 （ 8800MPa）和耐磨性鋼的 9000倍 ） 。 其缺點是： ① 脆性大 ， 受沖擊載荷易碎裂； ② 具有熱敏性 ， 高溫下 （ 450℃ 以上 ） 石墨化 。 ? 用于堅硬 、 高研磨性地層 ， 無活動件 。 第二節(jié) 鉆頭 鉆具的識別、組成及常用組合 第 46 頁 第二節(jié) 鉆頭 鉆具的識別、組成及常用組合 概括地講，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) 在鉆進某些硬地層時，在鉆壓作用下壓入巖石，使與金剛石接觸的巖石 處于極高的應力狀態(tài)而使巖石呈現(xiàn)塑性； (2)在塑性地層 (或巖石在應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， 脫離巖石基體，形成巖屑，稱作犁削。 (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現(xiàn)微切削、刻劃等方式來破碎巖石。 第 47 頁 第二節(jié) 鉆頭 鉆具的識別、組成及常用組合 1. 適用于硬 、 研磨性地層 ， 渦輪鉆井 ， 深井鉆井 ， 取心作業(yè) 。 壽命長 ， 進尺高 。 2. 鉆頭下井前 ， 井底打撈干凈 ， 確保沒有金屬落物 。 3. 先用小鉆壓 、 低轉(zhuǎn)速跑合 ， 然后用合適鉆壓和高 轉(zhuǎn)速鉆進 。 4. 采用低鉆壓 （ 3050kN） 、 高轉(zhuǎn)速 、 大排量鉆進 。 第 48 頁 第二節(jié) 鉆頭 鉆具的識別、組成及常用組合 （五） PDC鉆頭（ Polycrystalline Diamond Compact Bit） 鋼體 PDC鉆頭 胎體 PDC鉆頭 兩類 PDC切削元件 第 49 頁 第二節(jié) 鉆頭 鉆具的識別、組成及常用組合 1. PDC鉆頭的 結(jié)構(gòu)特點 ? 切削元件 —聚晶金剛石復合片（ PDC） 特 性 PDC既具有金剛石的硬度和耐磨性。 弱點是熱穩(wěn)定性差， 350℃ 以上加速磨損?？箾_擊能力較差。 用于軟到中硬均質(zhì)的地層，無活動件，鉆壓小轉(zhuǎn)速快。 ， Φ19 第 50 頁 特點 ? 內(nèi)外錐有利于鉆頭穩(wěn)定； ? 外錐較長，可多布齒，使磨損均勻； ? 鉆硬夾層，冠部齒易早期損壞。 ? 適合中等均質(zhì)地層。 特點 ? 鉆頭表面積較小，水力集中，清洗效果好； ? 載荷分布較均勻； ?用于鉆石灰?guī)r、白云巖等較硬地層。 特點 ? 側(cè)向推力指向鉆頭中心，有利于防斜； ? 鉆頭外部表面積大，可布置較多切削齒，利于提高壽命。 ? 用于軟地層 。 特點 ? 冠頂較寬且較平緩，載荷分布較均勻。 ? 外側(cè)采用圓弧，布齒面積較大。 ?用于硬地層。 雙錐形 淺錐形 拋物線形 B 形 第 51 頁 — 流道系統(tǒng) ? 冷卻和清洗效果嚴重影響 PDC鉆頭的鉆速和壽命。 ? 噴嘴數(shù)量一般比三牙輪鉆頭多。噴嘴位置和流道結(jié)構(gòu)根據(jù)切削齒位置確定。 第 52 頁 ? PDC鉆頭主要以切削方式破碎巖石 。 ? 切削刃在鉆壓作用下吃入地層 ， 刃前巖石在旋轉(zhuǎn)力作用下 發(fā)生剪切破壞 。 ? 切削塑性巖石和脆性巖石的過程類似于刮刀鉆頭 。 由于多個 切削齒同時工作 ， 井底巖石自由面多 ， 因此破巖效率高 。 ?金剛石切削刃耐磨性高 ， 鉆頭壽命長 ， 單只鉆頭進尺高 。 第二節(jié) 鉆頭 第 53 頁 1. PDC鉆頭適用于軟到中硬的大段均質(zhì)地層，不適合鉆軟硬交錯 地層和礫石層。 2. 與牙輪鉆頭相比， PDC鉆頭宜采用低鉆壓、高轉(zhuǎn)速鉆進。 3. 鉆頭下井前，井底要清潔，無金屬落物。新鉆頭鉆進時， 先用小鉆壓和低轉(zhuǎn)速磨合井底。 4. PDC鉆頭屬于整體式鉆頭，無任何活動部件，適合高轉(zhuǎn)速的渦輪鉆井。 第二節(jié) 鉆頭 第 54 頁 6 PDC鉆頭的選擇 ① 根據(jù)鉆井方式選擇鉆頭：直井應選擇鉆速快 、 壽命長的鉆頭；定向井選擇造斜或穩(wěn)斜性能好 、 適合于配井底馬達的高轉(zhuǎn)速鉆頭 。 ② 根據(jù)地層情況選擇鉆頭：包括所鉆地層的類型 、 硬度 、 巖性等 。 ③ 根據(jù)鉆井條件選擇鉆頭：如設備能力 ④ 根據(jù)鉆井參數(shù)選擇鉆頭： 第二節(jié) 鉆頭 鉆具的識別、組成及常用組合 第 55 頁 PDC鉆頭冠部輪廓形狀有拋物線型 、 圓形和錐形三種 ，其中： ① 拋物線型 ：適用于各種軟地層 ， 具有進尺多 ， 機械鉆速高 ， 穩(wěn)定性好的特點 ， 適合于轉(zhuǎn)盤及井下動力鉆具 。 ② 圓形 ：工作面積小 ， 水力集中 ， 清洗較好 ， 有利于鉆穿硬夾層 ， 在轉(zhuǎn)盤鉆井中常用 。 錐形 ：吃入性好 ， 穩(wěn)定性強 ， 適合于轉(zhuǎn)盤及高轉(zhuǎn)速下動力鉆具鉆井 。 第二節(jié) 鉆頭 鉆具的識別、組成及常用組合 第 56 頁 （ 1） 方鉆桿使用長度的丈量 。 將方鉆桿平方在墊杠上 ， 將鋼卷尺零端對準方鉆桿外螺紋大端臺階面 ， 另一個人手握尺盒沿方鉆桿逐漸將尺帶拉出 ， 然后將鋼尺帶貼與方鉆桿內(nèi)螺紋接頭上面 ， 眼觀方鉆桿末端的鋼尺刻度 ， 其刻度值即為方鉆桿的使用長度 。 （ 2） 方鉆桿通稱尺寸的測量 。 方鉆桿通稱尺寸為方鉆桿方部對邊寬的尺寸 。 測量時 ， 使用外卡鉗進行 。 測量方法：分開外卡鉗兩腿 ， 兩腿張開度略大于方鉆桿方部尺寸 ， 將外卡鉗卡向方鉆桿方部下方 ， 然后用雙手向內(nèi)壓外卡鉗的雙腳 ， 使其腳口緊貼方鉆桿下部 ，再沿垂直于方鉆桿軸線的方向輕輕向上拉取外卡鉗 ， 注意向外拉出外卡鉗時 ，應防掛碰改變張開角度 。 卡鉗拉出后 ， 將卡鉗一端內(nèi)側(cè)對準鋼板尺零端 ， 另一腳內(nèi)側(cè)平放于鋼板尺上 ， 其腳口對應的刻度值即為方鉆桿方部對邊寬的尺寸 。 第三節(jié) 鉆具的丈量及常用組合形式 鉆具的識別、組成及常用組合 一 鉆具的丈量 第 57 頁 （ 3） 方鉆桿對角尺寸的測量 。 方鉆桿對角尺寸為橫截面對角線的長度 。 測量時 ， 使用外卡鉗配合鋼板尺測量 。其方法與分方鉆桿通稱尺寸的測量方法相似 ， 不同之處：外卡鉗的卡口是卡向方鉆桿方部對角的下方 ， 而不是卡向方部下方 。 丈量注意事項： 方鉆桿丈量是一般是指丈量方鉆桿的使用長度 ， 因為方鉆桿方部末端上部的接頭體部位無法進入轉(zhuǎn)盤方補心內(nèi) ， 因此在計算井深丈量方鉆桿時 ， 應從外螺紋大端臺階開始至方部末端為止 ， 絕不能量至內(nèi)螺紋頂端面 ， 否則井深出現(xiàn)誤差 。 下圖中 L0為方鉆桿的使用長度 。 第三節(jié) 鉆具的丈量及常用組合形式 鉆具的識別、組成及常用組合 第 58 頁 （ 1） 鉆桿長度的丈量 。 將鋼卷尺零位端對準鉆桿外螺紋大端臺階 ， 另一個人將鋼卷尺帶拉到鉆桿內(nèi)螺紋接頭端 ， 并將尺帶緊貼于內(nèi)螺紋接頭上端頂部 ， 兩眼直視