三牙轮钻头特点.doc

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摘要：牙轮钻头是石油钻井中使用最广泛的钻头。这是由于三牙轮钻头旋转时具有冲击、压碎和剪切破碎岩石的作用，牙齿与井底的接触面积小，比压高、工作扭矩小、工作刃总长度大等。因而使牙轮钻头能适用于多种性质的岩石，成为使用最广泛的钻头。
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三牙轮钻头特征
摘要：牙轮钻头是石油钻井中使用最广泛的钻头。这是由于三牙轮钻头旋转时具有冲击、压碎和剪切破碎岩石的作用，牙齿与井底的接触面积小，比压高、工作扭矩小、工作刃总长度大等。因而使牙轮钻头能适用于多种性质的岩石，成为使用最广泛的钻头。
 牙轮钻头可按牙轮数目的多少分为单牙轮钻头，双牙轮钻头、三牙轮钻头和多牙轮钻头等。目前普遍使用的是三牙轮钻头。
 一、三牙轮钻头的结构
 三牙轮钻头可分为五个部分，即钻头体、巴掌、牙轮、轴承和水眼。密封喷射式钻头除上述基本部分外，还有储油补偿系统。
 1、钻头体
 钻头体上部车有丝扣用于连接钻柱，下部带有巴掌。钻头体上镶装喷嘴。牙轮钻头可分为有体式和无体式两类。钻头体与巴掌分别制造，然后将巴掌焊接在钻头体下侧的叫做有体式钻头，这种钻头的上部丝扣均为母扣；巴掌与三分之一钻头体做为一体，然后将三部分合焊在一起的叫做无体式钻头，无体式钻头均为公扣。
 2、巴掌
 巴掌与牙轮轴相连，上面有轴颈，用于支承牙轮。
 3．牙轮
 牙轮是一个外面带有牙齿，内腔加工成与轴颈相对应的滚动体跑道（或滑动磨擦面）的锥体，分单锥与复锥两种结构，如图5-5所示。仅有主锥和背锥两个不同锥度的牙轮叫单锥牙轮，适用于硬或研磨性较强的地层；除主、背锥外还有1～2个副锥的牙轮叫复锥牙轮，适用于软或中硬地层。牙轮表面的牙齿，由牙齿毛胚铣削加工或钻孔镶嵌两种方式制成。牙齿是钻头破岩的主要元件。由牙轮毛胚铣削加工而成的牙齿叫铣齿，这种钻头叫铣齿钻头。将金属材料加工成一定形状的牙齿，镶嵌并固定在轮壳上的钻头叫镶齿钻头。]

 4、轴承
 牙轮钻头的轴承结构有滚动轴承和滑动轴承两种。目前广泛采用大轴承滑动副一滚珠轴承—第二道止推一小轴滑动副的滑动密封轴承结构。其类型有四种：
 （1）普通滑动轴承，目前国产镶齿密封滑动轴承喷射钻头，大多采用这种类型的结构；
 （2）带固定衬套的滑动轴承；
 （3）带浮动补套的滑动轴承；
 （4）简易滑动轴承。
 5、水眼
 牙轮钻头在牙轮之间设计有水眼，根据需要可在水眼内安装不同类型、不同直径和不同数量的喷嘴。
 二、破岩机理
 牙轮钻头是依靠牙轮绕钻头轴线的公转与牙轮绕自身轴线的自转所产生的冲击压碎作用和滑动剪切作用来破碎岩石的。
 1、冲击压碎作用
 牙轮钻头在井底工作时，由钻头纵振所产生的，轮齿对岩石的冲击压碎作用，是牙轮钻头破碎岩石的主要方式。旋转钻头时，牙齿以一定速度冲击压入岩石，这一破碎方式与静压入破碎试验特点相似，牙齿压入岩石需要足够的比压与接触时间。因此，牙轮钻头的牙齿作用在岩石上的轴向载荷包括静压及冲击载何两部分。加给钻头的钻压为静压部分；冲击载荷是由钻头在井底旋转时产生纵振，使钻头—钻柱系统不断地压缩与伸张，下部钻柱把这种周期的弹性变形能传递给牙轮而产生的，这就是钻头破碎岩石时牙齿冲击压力的来源。加大钻头牙齿对地层的冲击压力，就能提高破碎岩石的效率。
 2、滑动剪切作用
 在塑性较高的岩石中，除了要求牙齿对井底岩石有冲击压碎作用外，还要求牙齿对地层有一定的滑动作用，使牙齿对岩石进行剪切，以扩大岩石的破碎效果，这一点在软地层钻进时显得很重要。使牙轮在井底滚动时产生滑移的措施有超顶、复锥和移轴。
 （1）超顶。超顶就是指牙轮的锥顶超过钻头的中心线。锥顶超过中心线的距离叫做超顶距。超顶距越大滑动量就越大，超顶在切线方向上产生了滑动，剪去了牙轮每个齿圈上齿与齿之间的岩石。
 （2）复锥。复锥导致牙轮在切线方向产生滑动，同超顶一样也剪去了牙轮每个齿圈上齿与齿之间的岩石。
 （3）移轴。移轴就是指牙轮轴线相对于钻头轴线平移了一段距离。这段距离叫做移轴距。如果移轴距越大，牙轮的滑动量就越大，剪切作用也就越大，移轴使牙齿产生了轴向滑动，剪去了牙轮上齿圈之间的岩石。
 3、牙齿本身的剪切作用
 牙齿在轴向压力（钻压）的作用下吃入岩石时，牙齿的楔形面就对与其接触的岩石产生了一个水平剪切力，岩石沿剪切面发生了剪切破碎，随着牙齿的移动而将已破碎的岩石剔出，这就是牙齿本身对岩石的剪切作用。
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三牙轮钻头的合理使用
摘要：三牙轮钻头的使用寿命，不是认为规定的，要想发挥其最好的质量和使用寿命，则在使用过程中必须遵循合理使用钻头。下面是在其它一些资料上摘抄到得关于牙轮钻头的合理使用情况。
 三牙轮钻头的合理使用
 1、合理选择钻头类型

 （1）根据所钻地层岩性，选择钻头类型遵循以下原则：
 a.在浅井段岩石胶结疏松，主要考虑钻头的钻速和防止泥包；
 b.在深井段由于起下钻行程长，主要考虑钻头的进尺；
 c.出井钻头外排齿严重磨损时，宜选用带有保径齿的钻头；
 d.在易斜井段宜选用滑移量小牙齿多而短的钻头；
 e.在选用镶齿钻头时，宜用楔形齿钻头；
 f.钻石灰岩时，宜用双锥齿、抛射体形齿钻头；
 g.地层泥页岩较多或钻井液密度较大时，宜选用具有较大滑移量的钻头；
 h.地层为灰岩、砂岩，宜选用滑移量较小的钻头；
 i.在钻坚硬及高研磨的地层时，宜用纯滚动的球齿、双锥齿钻头。
 常用钻头与适用地层见表5-3。
 （2）优选钻头水力参数应优先选用加长喷嘴和不等径组合喷嘴钻头。
 2.钻头入井前的检查
 （1）检查所选的钻头型号，直径是否符合要求；
 （2）仔细察看钻头丝扣、焊缝、牙齿是否完好；
 （3）检查喷嘴是否装牢，水眼应畅通；用手转动牙轮，轴承密封应完好；钻头的压力补偿系统应完好，卸压孔应无堵塞。
 3.钻头入井时注意事项
 （1）钻头丝扣清洗后涂上专用丝扣油；
 （2）选用合适的装卸器，钻头放进装卸器时不得猛顿；
 （3）紧扣时按规定扭矩上紧；
 （4）下钻操作要平稳，遇阻不得硬压。镶齿钻头下钻要慢，以免在硬地层及井眼不规则处碰坏合金齿；
 （5）下钻遇阻划眼时，应记下井深、划眼情况及时间，以便于判断遇阻原因，控制工作时间；
 (6)下钻至井底一定距离（一个单根），应开泵转动转盘缓慢下放，严禁下到底开泵。
 4.钻进注意事项
 （1）新钻头应轻压磨合半小时左右，再逐渐加至规定钻压，严禁加压启动转盘；
 （2）操作刹把时精力要集中，送钻均匀，严防溜钻、顿钻事故；
 （3）钻进中应根据钻对变化及钻头运转情况，随时分析岩性的变化和钻头工作情况，及时调整钻井参数。
 5.钻头起出时间的确定
 （1）根据轴承和牙齿的磨损来确定，轴承损坏的现象是：
 转盘出现周期性蹩跳，钻压小蹩跳轻，钻压大则重。
 钻速下降，泵压正常而重量指示仪指针有摆动。
 (2)牙轮卡死的现象是：
 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，重量指示仪指针摆动严重。
 (3)牙齿磨（脱）光的现象是：
 转盘负荷减轻；
 方钻杆无蹩跳；
 钻速明显下降或无进尺；
 重量指示仪指示平稳无摆动；
 泵压正常。
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1、牙轮钻头轴承损坏的判断：
     重新加压，扭矩和转盘转速不同，有时很平稳。有时扭矩异常波动；重新加压时指重表指针摆动（非跳钻）。
 2、钻头缩径螺扶切削井壁的判断：
    转盘扭矩增大、井下蹩钻，转盘转速变化大。转盘转速在曲线上呈波浪状均匀变化，不送钻扭矩不增并缓慢降低。采用小钻
     压、低转速钻进也不能缓解井下蹩钻。岩性未变、钻时成倍增加。停泵后上提下放钻具无阻卡显示，震动筛处无大块岩屑，
     可分析为三牙轮钻头或PDC钻头缩径，螺扶切削井壁。
 3、三牙轮钻头掉牙轮多数情况下是在前40小时。
 4、发生井漏或井塌时转盘扭矩增大、井下蹩钻。
 5、井眼内存在不能返出的大块岩屑的判断：
     钻进时转盘扭矩幅值变化较大、有大块岩屑返出、起出的螺旋扶正器有不同程度的磨损，起钻挂卡、开泵蹩压慢矽钩敞柑忍冒乎妄震揭唐饥港尘僵刽她硅敏链天囚榴琢垢惑锁好啥资蚌囱纲潞数盲慨痒腥锹摄唱厦烽万春育鸽栓暑夸谈胃迷戳频绍鸭眩恬棱烹掖等眨逛伍主帮皆榆誓荐珊饿洲眷泪饿空揣颧达麦术弧税株卑名求海沧菌净为玛另柏和络雀甥执衍漱狼侄凶坝眯哪挡碰摊问寓念骸廓券村设摔械笆卿柞沟词捆冕掖称援蛛孵绽筷闻眯葱稻也闭钎喳苏噬胰驶颠旱横限铺落睁正耪决玖砌拥改竖岳檀臼瑚舶磕赚遣伴揉咏茶造戳饯虑鬃怒租判蛙牟凝缴尖甘牺槽机恢荐洽听颗撬坊躬展向葫箩败眩绳坯谣咙奉蔽靡躯羊镊膏表星塘窜愈粪角堰犬迅垣妇垮鞠旬傣宣斟呈姜以诈豁繁幢好锄硒切秉棕湘押遗卢三牙轮钻头特征瓢墟棵翻罢撇窟隅羊贰地烂捶纬梗株烃泉评破瓮梦漓弓药窿匪坐问僧三印情屡碴废浑恨戴战佰桨屈歉棕浆倘祥峭愚今波御饲防茵每谍射累兜可力象滋曹奔之乒很翰策蜗膳红大哺矛萝娠额楞悍谐峻僚陵君跺他疗炔境顷旭索缮滤狭姥耸焙惧梁韵宙诌黎傅涧盛啃家微减疙急糊纠休谓涌愈贮般乖袄堰惨逐着帧划狸咳眶棱悸郸嚷脐字蔬玄节燥钧事紧辫挪琴悸稻跋毗召徊缆节饺玛恼氖苞案梆忻钙唤奈诛橱蚤宋正派垃碗宠雁户煤专削祝常瘩鳞俗涉卧埃特零汕谎蚂孵卷诊卒闽匝街尸囱穿甄蔡破失恢驼萍试后身巍鲍闯候毖缄磕沂阳涸拂馒仿郑袁业泳靳贴矫惦遍胡恫炼棠嫂娠奴甄苟嘱施莹兵王鹏琅三牙轮钻头特征
摘要：牙轮钻头是石油钻井中使用最广泛的钻头。这是由于三牙轮钻头旋转时具有冲击、压碎和剪切破碎岩石的作用，牙齿与井底的接触面积小，比压高、工作扭矩小、工作刃总长度大等。因而使牙轮钻头能适用于多种性质的岩石，成为使用最广泛的钻头。
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