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有關金剛石鉆頭的使用方法和金剛石鉆頭的破巖機理

2019-06-11

  金剛石鉆頭質量的好壞、鉆頭類型與地層巖性是否適應,對加快鉆井速度和提高單只鉆頭進尺起著重要的作用。鉆一口油氣井一般要使用不同尺寸的多只鉆頭,在鉆上部地層時要使用Z徑較大的鉆頭,因鉆頭鉆進的地層較軟,單只鉆頭進尺多、使用的時間短,一個鉆頭一般可重復使用幾口井;而在鉆下部地層時要使用Z徑較小的鉆頭,因地層硬、單只鉆頭的進尺少,一般要使用多只鉆頭。一只下井新鉆頭鉆井進尺的多少主要取決于鉆頭的尺寸、類型、地層的軟硬和鉆進參數的配合。一般來說,鉆頭尺寸越小、地層越硬,進尺越少;鉆頭尺寸越大、地層越軟,鉆頭進尺就越多。

  金剛石鉆頭的優勢

  1 力平衡設計使鉆頭具有良好的導向性,適應配合井下馬達應用于定向鉆井,具有較小的徑向震動;

  2 不同結構的專利PDC復合片在鉆頭不同位置的合理布置使鉆頭具有較強的攻擊性和抗研磨性;

  3 強攻擊性設計使鉆頭可獲得高的機械鉆速;

  4 動態流場模擬技術應用于水力設計,使井底流場Z優化,有利于提高排屑速度和防泥包。

  金剛石鉆頭破巖機理

  金剛石鉆頭的破巖效果,除與巖性以及影響巖性的外界因素(如壓力、溫度、地層流體性質等)有關外,鉆壓大小是重要的影響因素。它和牙輪鉆頭一樣,破巖時都具有表層破。

  金剛石鉆頭的破巖作用是由金剛石顆粒完成的。要知道鉆頭的破巖作用,就須了解單粒金剛石的破巖作用。在堅硬地層中,單粒金剛石在鉆壓作用下使巖石處于很高的應力狀態下(約4200-5700MPa,有的資料認為可達6300MPa),使巖石發生巖性轉變,由脆性變為塑性。單粒金剛石吃入地層,在扭矩作用下切削破巖,切削深度基本上-等于金剛石顆粒的吃入深度。這一過程如同“犁地”故稱為金剛石鉆頭的犁式切削作用。

  在一些脆性較大的巖石里(如砂巖、石灰巖等),鉆頭上的金剛石顆粒在鉆壓扭矩的同時作用下,破碎巖石的體積遠大于金剛石顆粒的吃入與旋轉體積。當壓力不大時,只能沿金剛石的運動方向形成小溝槽,加大壓力則會使小溝槽深部與兩側的巖石破碎,超過金剛石顆粒的斷面尺寸。

  金剛石鉆頭的破巖效果,除與巖性以及影響巖性的外界因素(如壓力、溫度、地層流體性質等)有關外,鉆壓大小是重要的影響因素。它和牙輪鉆頭一樣,破巖時都具有表層破碎、疲勞破碎、體積破碎三種方式。只有當金剛石顆粒具有足夠的比壓吃入地層巖石,使巖石發生體積破碎時,才能取得理想的破巖效果。

  金剛石鉆頭使用過程方法

  一.金剛石鉆頭鉆前準備

  1、檢查上一只金剛石鉆頭是否存在有鉆頭體損壞,掉齒等,確定井底清潔,無落物。

  2、小心搬運金剛石鉆頭,將金剛石鉆頭放置在橡膠墊或木板上。禁止把金剛石鉆頭Z接放置在鐵板上。

  3、檢查金剛石鉆頭切削齒是否有損傷,金剛石鉆頭內是否有異物,噴嘴孔內是否有O型密封圈,根據需要安裝噴嘴。

  二.金剛石鉆頭上扣

  1、清理金剛石鉆頭公扣或母扣并涂抹絲扣油。

  2、將卸扣器卡在金剛石鉆頭上,放下鉆柱使之與公扣或母扣接觸上扣。

  3、把金剛石鉆頭和卸扣器一起放入轉盤補心,然后按照推薦上扣扭矩值旋緊絲扣。

  三.下鉆

  1、下放金剛石鉆頭要慢,通過轉盤,防噴器,套管懸掛器尤其要緩慢,以保護好切削齒。2、注意上次起鉆時出現的遇阻井段,下鉆過程中遇到縮徑和狗腿時應使鉆頭緩慢通過。

  3、距井底約1根單根時開始以50~60rpm的鉆速旋轉并開泵一額定排量沖洗井底。

  4、注意觀察指重表和扭矩使金剛石鉆頭平穩接觸井底。
以上是金剛石鉆頭使用的全部說明,您又了解多少呢?

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