PDC钻头的特点与合理使用的探讨

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PDC钻头代表了钻头的一个新的发展阶段。这种钻头通过破碎岩石作用钻进岩石。安全系数高,风险低。金刚石复合片为聚晶片,后约1/32in,镶嵌在已植入钻头本体预先所钻的洞内的碳化物金属块里。
1 PDC钻头的结构
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iomvPDC钻头结构有钢体与胎体两种类型,其中胎体钻头的材料为铸造碳化钨粉,经烧结制成钻头,在烧结时钻头工作面留下窝槽,然后再在窝槽上直接焊接复合片。钢体钻头的材料为整块合金钢经机械加工铸成,然后在碳化钨齿柱上将复合片制成切削齿,并将切削齿镶嵌在钻头体上,保径部位也是将金刚石块或其他耐磨性材料镶嵌在钻头体上,为防止冲蚀,可在钻头工作面上喷涂一层耐磨材料。
PDC钻头工作面的几何形状其对钻头的稳定性、井底清洗、钻头磨损及钻头各部荷载的分布都有明显的影响。钻头工作面性状有五个基本要素,包括顶部、内锥、肩部、侧面与保径。
2 PDC钻头的工作原理
弹簧包PDC钻头实际上就是微型切削片刮刀钻头,所以PDC 钻头的工作原理基本与刮刀钻头的基本相同,在软
至中硬的地层中钻头通过剪切方式将岩石破碎,在较小的钻压下就能够完成高机械钻速。由于聚晶金刚石层极薄(1mm)左右、极硬,且比碳化钨衬底的耐磨性高100倍以上,因此在切削岩石过程中刃口能保持自锐。
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3 PDC钻头的特点
PDC钻头特点主要有以下几个方面:即没有活动的零件,切削钻用能力强,钻头有较长的使用寿命,和比其它类型钻头相比较其机械钻速和抗冲击性更高,最适合于井下动力钻井。获得极高的机械钻速,与牙轮钻头相比,PDC钻头本身没有活动件,可防止掉牙轮等井下事故与复杂情况的发生。
4 PDC钻头适用性
PDC钻头主要在软至中硬地层中比较适用,地层有适度的研磨性,PDC钻头在砾石、燧石及大段不均质地层中应该避免使用。同时根据地层的具体情况要选择合适的PDC钻头,当遇到硬且脆的地层则要选择布齿密度大、切削齿初刃小的钻头类型;遇到软土地层则需要选择布局密度小、切削齿初刃大的钻头,增加钻头的吃入深度以及有助于井底清洗,防止钻头泥包。当需要钻头长时间在井底工作、使用井底动力钻具、需要较低钻压控制易斜井段及近平衡压力钻进时,使用PDC钻头效果较好。
4.1 下井前的检查准备工作
钻头从箱中取出时,小心搬运,下面应防止木板或橡胶垫;入井前,要检查O型环及喷嘴、切削齿和保径齿有无损坏,保证钻头的清洁和水眼畅通。应使用卸扣板,按相应的扭矩,上紧钻头。确保井底干净,没有落物,并且井眼畅通;钻头的切削齿、台肩与丝扣等结构完好,无损坏,保证水眼畅通。钻头入井通过已知的缩径井段时要尤为担心,尤其是在狗腿缩径井段,钻头的保径齿最容易损坏,此时操作人员要缓慢地将其下放。在划眼中要避免使用PDC钻头,遇到下钻时必须要划眼的情况,则应在划眼井段前开泵,尽可能大排量,转速控制在60r/min 一下缓慢下放,划眼时最大钻压不得超过17kN,时间不得超过2h。
4.2 下钻要求
对下钻的速度进行控制,避免牙齿被碰坏,同时也避免增加激动压力;一旦下钻过程遇到阻力要杜绝硬压,而是要采取“一冲、二通、三划眼”的办法,让下钻顺利的通过。下钻至最后3个单根应以大排量下放,转速为40--60r/min,避免岩屑堵塞钻头水眼,钻头接近井底时,观察转盘扭矩仪和指重表的变化。接触井底后,要将钻头上提约0.3~0.6m,缓慢转动循环钻井液,持续5分钟,让井底达到清洁。然后使钻头缓慢接触井底,并以低转速、低钻压造型0.5米以上。接完单跟后应慢慢接触井底,以防撞击损坏切削齿。钻头使用后期可适当增大钻压,确定比较合适的钻井参数,以提高机械钻速。
技术要求:必须使用优质钻井液,确保井眼畅通,固相含量不能超过8%,摩阻系数小于0.2。要保持
井底清洁,防止钻头早期损坏。尽量避免大段划眼,钻头接触井底要稳,井底造型钻压要小。在对软底层钻进时,必须由足够的水力冲洗效果,以防治钻屑重复切削情况的发生,提高钻头的使用效果,提高钻头的机械钻速。
5 结束语
总之,PDC钻头钻速快、钻屑多,所以钻头清洗要求比较高。在软底层机械钻速受水力功率影响较大,而对转速没有限制,一般情况下转盘转速为100-150r/min效果最好。当钻头没有进尺或通过计算每米成本后继续使用已经不经济时;当低钻压钻进时井底扭矩很大,并且机械钻速降低或机械钻速突然降低采取措施无效时;以及立管压力上升,说明切削结构失效,压力下降说明掉喷嘴或喷嘴冲蚀。以上出现任何一种情况应起钻。
PDC钻头的特点与合理使用的探讨
齐志民
大庆钻探钻井四公司  吉林    松原  138000
摘要:聚晶金刚石切削齿钻头简称(PDC),是钻井破碎岩石形成井眼的主要工具。PDC钻头的使用与使用要求是非常严格,PDC钻头根据结构可分为三翼、四翼、五翼等,可根据地层特征选择好钻头
类型。
关键词:PDC钻头 特点 使用智能停车场系统管理
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本文发布于:2024-09-22 01:21:34,感谢您对本站的认可!

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