根据地层特性如何选择合适钻头课件.ppt

1、根据地层特性根据地层特性如何选择合适钻头如何选择合适钻头主要内容主要内容一、钻头类型及影响钻头使用效果因素一、钻头类型及影响钻头使用效果因素二、钻头选型原则二、钻头选型原则三、三大钻头的选型三、三大钻头的选型四、结论四、结论钻头类型及影响钻头使用效果的因素钻头类型及影响钻头使用效果的因素1 1、钻头类型、钻头类型 （1 1）根据钻头的结构及其工作原）根据钻头的结构及其工作原理，可以将其分为：刮刀钻头、牙轮理，可以将其分为：刮刀钻头、牙轮钻头、钻头、PDCPDC钻头、金刚石钻头四大类。钻头、金刚石钻头四大类。（2 2）根据钻头的功用，可分为：）根据钻头的功用，可分为：全面钻进钻头、取芯钻头、扩眼

2、钻头全面钻进钻头、取芯钻头、扩眼钻头等。等。钻头类型及影响钻头使用效果的因素钻头类型及影响钻头使用效果的因素1 1、钻头类型、钻头类型 钻头类型及影响钻头使用效果的因素钻头类型及影响钻头使用效果的因素2 2、影响钻头使用效果的因素、影响钻头使用效果的因素（1 1）地层因素）地层因素 包括所钻地层岩石的机械力学特性以及地包括所钻地层岩石的机械力学特性以及地层条件：地层的均质性、地层的完整性，地层层条件：地层的均质性、地层的完整性，地层造斜特性、井深、地层温度等。造斜特性、井深、地层温度等。（2 2）钻井方式）钻井方式（3 3）轨迹控制（包括造斜、稳斜等。）轨迹控制（包括造斜、稳斜等。）（4 4）

3、井眼尺寸）井眼尺寸（5 5）地质设计要求（包括岩屑录井、取芯等。）地质设计要求（包括岩屑录井、取芯等。）钻头选型原则钻头选型原则1 1、根据地层条件、钻井方式、井眼轨、根据地层条件、钻井方式、井眼轨迹控制要求、井眼尺寸以及地质要迹控制要求、井眼尺寸以及地质要求选择合适的钻头类型。求选择合适的钻头类型。2 2、在多种类型钻头都适宜的情况下，、在多种类型钻头都适宜的情况下，要选择机械钻速高、寿命长、安全要选择机械钻速高、寿命长、安全性好的钻头。性好的钻头。钻头选型原则钻头选型原则3 3、在软至中硬地层，、在软至中硬地层，PDCPDC钻头和牙轮钻钻头和牙轮钻头都可选用；头都可选用；如果地层均质，应尽

4、量选用如果地层均质，应尽量选用PDCPDC钻钻头。因为头。因为PDCPDC钻头机械钻速高，安全可钻头机械钻速高，安全可靠。但如果地层破碎，软硬变换频繁夹靠。但如果地层破碎，软硬变换频繁夹层多，应选用牙轮钻头。因为在这样的层多，应选用牙轮钻头。因为在这样的地层，地层，PDCPDC钻头易发生冲击破坏，影响钻头易发生冲击破坏，影响钻头使用效果。钻头使用效果。三大钻头的选型三大钻头的选型 1 1、刮刀钻头、刮刀钻头 刮刀钻头以刮削、挤压、剪切等破岩方式刮刀钻头以刮削、挤压、剪切等破岩方式为主，工作时在钻压的作用下，其刀翼吃入岩为主，工作时在钻压的作用下，其刀翼吃入岩石，并在扭矩的作用下剪切破碎岩石。石

5、，并在扭矩的作用下剪切破碎岩石。一般来说，刮刀钻头适用于松软软地层一般来说，刮刀钻头适用于松软软地层，如：沙层，泥土层等，它们不适用于粗砂轮，如：沙层，泥土层等，它们不适用于粗砂轮或者硬地层等，钻速比较快；但刮刀钻头容易或者硬地层等，钻速比较快；但刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜且刮刀钻头产生磨损成锥形，造成缩径和井斜且刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备。剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备。所以在对刮刀钻头进行选型时，要充分考所以在对刮刀钻头进行选型时，要充分考虑上述情况，根据地层的软硬程度、钻压、转虑上述情况，根据地层的软硬程度、钻压、转速、钻井液排量及其他地层情况进行优选。速、钻

6、井液排量及其他地层情况进行优选。三大钻头的选型三大钻头的选型2 2、牙轮钻头、牙轮钻头 牙轮钻头能适用所有的地层，其设计参牙轮钻头能适用所有的地层，其设计参数数(包括齿高、齿距、齿宽、移轴距、牙轮布包括齿高、齿距、齿宽、移轴距、牙轮布置等置等)，是根据不同地层的需要设计的，因此，是根据不同地层的需要设计的，因此应根据不同的地层特性选用不同的钻头：应根据不同的地层特性选用不同的钻头：（1 1）地层的均质性）地层的均质性 在软硬交错地层钻进时，一般应按其中在软硬交错地层钻进时，一般应按其中较硬的岩石选择钻头，这样既在软地层中有较硬的岩石选择钻头，这样既在软地层中有较高的机械钻速，也能顺利地钻穿硬地

7、层。较高的机械钻速，也能顺利地钻穿硬地层。在钻进过程中钻井参数要及时调整，在软地在钻进过程中钻井参数要及时调整，在软地层钻进时，可适当降低钻压并提高转速；在层钻进时，可适当降低钻压并提高转速；在硬地层钻进时可适当提高钻压并降低转速。硬地层钻进时可适当提高钻压并降低转速。三大钻头的选型三大钻头的选型（2 2）地层的软硬程度和研磨性）地层的软硬程度和研磨性 软地层应选择兼有移轴、超顶、复锥三软地层应选择兼有移轴、超顶、复锥三种结构，牙轮齿形较大、较尖，齿数较少的种结构，牙轮齿形较大、较尖，齿数较少的铣齿或镶齿钻头，以充分发挥钻头的剪切破铣齿或镶齿钻头，以充分发挥钻头的剪切破岩作用；随着岩石硬度增大

8、，选择钻头的上岩作用；随着岩石硬度增大，选择钻头的上述三种结构值应相应减小，牙齿也要减短、述三种结构值应相应减小，牙齿也要减短、加密。加密。研磨性地层会使牙齿过快磨损，钻研磨研磨性地层会使牙齿过快磨损，钻研磨性地层，应该选用有保径齿的镶齿钻头。性地层，应该选用有保径齿的镶齿钻头。三大钻头的选型三大钻头的选型（3 3）井深）井深 浅井段岩石一般较软，同时起下钻所需时浅井段岩石一般较软，同时起下钻所需时间较短，应选用能获得较高机械钻速的钻头；间较短，应选用能获得较高机械钻速的钻头；深井段地层一般较硬，起下钻时间较长，应选深井段地层一般较硬，起下钻时间较长，应选用有较高总进尺（钻头寿命长）的钻头。用

9、有较高总进尺（钻头寿命长）的钻头。（4 4）地层的自然造斜性能）地层的自然造斜性能 在易斜地层钻进，应选用不移轴或移轴量在易斜地层钻进，应选用不移轴或移轴量小的钻头；同时，在保证移轴小的前提下，所小的钻头；同时，在保证移轴小的前提下，所选的钻头适应的地层应比所钻地层稍软一些，选的钻头适应的地层应比所钻地层稍软一些，这样可以在较低的钻压下提高机械钻速。这样可以在较低的钻压下提高机械钻速。三大钻头的选型三大钻头的选型3 3、PDCPDC钻头钻头 一般而言，地层特性不同，所需的钻头一般而言，地层特性不同，所需的钻头对应的参数就不同。对于对应的参数就不同。对于PDCPDC钻头，根据地钻头，根据地层强度

10、确定其切削块直径。一般而言，对于层强度确定其切削块直径。一般而言，对于软到中硬地层，选用直径较大的软到中硬地层，选用直径较大的PDCPDC复合片复合片，采用低密度或中等密度布齿的钻头。对于，采用低密度或中等密度布齿的钻头。对于中硬到坚硬地层，选用直径小的中硬到坚硬地层，选用直径小的PDCPDC复合片复合片，采用中等密度或高密度布齿的钻头。，采用中等密度或高密度布齿的钻头。对地层研磨性不太强的地层，可以选用对地层研磨性不太强的地层，可以选用一般的一般的PDCPDC钻头钻进。对研磨性较强的地层钻头钻进。对研磨性较强的地层，宜选用耐磨性好的特殊加工的，宜选用耐磨性好的特殊加工的PDCPDC钻头或钻头

11、或天然金刚石钻头。天然金刚石钻头。三大钻头的选型三大钻头的选型3 3、PDCPDC钻头钻头 当钻进井段较长，穿越的层位比较多，当钻进井段较长，穿越的层位比较多，应按预期钻遇强度最高的地层进行选型。应按预期钻遇强度最高的地层进行选型。PDCPDC钻头适合软到中硬地层、均匀地层钻头适合软到中硬地层、均匀地层，不适合含砾石、黄铁矿、燧石、花岗岩、，不适合含砾石、黄铁矿、燧石、花岗岩、硬夹层地层，对硬地层应采用低钻压、高转硬夹层地层，对硬地层应采用低钻压、高转速钻进。速钻进。TSPTSP钻头适合中等至硬地层钻井。钻头适合中等至硬地层钻井。天然金刚石钻头适合研磨性强、中到坚硬地天然金刚石钻头适合研磨性强

12、、中到坚硬地层。层。三大钻头的选型三大钻头的选型3 3、PDCPDC钻头钻头 在在PDCPDC钻头选型钻头选型方面，应注意钻头的轮方面，应注意钻头的轮廓和布齿方式，左表是廓和布齿方式，左表是常用的常用的PDCPDC钻头轮廓及钻头轮廓及适用范围。其中，浅锥适用范围。其中，浅锥形适合于软中均质、形适合于软中均质、可钻性变化幅度小的地可钻性变化幅度小的地层，有硬夹层的地层适层，有硬夹层的地层适合采用短抛物线形钻头合采用短抛物线形钻头，长抛物线形适用于软，长抛物线形适用于软地层。地层。结论结论 为了达到经济而又高效快速的钻井，为了达到经济而又高效快速的钻井，必须要对钻头进行优选。对不同的地层，必须要对钻头进行优选。对不同的地层，其地层特性，如地层软硬程度、深度、其地层特性，如地层软硬程度、深度、研磨性、可钻性等等往往不同，需要根研磨性、可钻性等等往往不同，需要根据地层的具体特性进行分析，从而选出据地层的具体特性进行分析，从而选出最合适的钻头。最合适的钻头。