聚晶金剛石復合片鑽頭與PDC鑽頭結構

2022-04-25 09:06:07 字數 1637 閱讀 4736

pdc鑽頭基體有四種基本冠部外形:魚尾形、淺錐形、短拋物線形和拋物線形。

1、何謂魚尾形其特點是什麼?適用範圍是什麼?

答:魚尾形是指翼片很長,增加了復合片出刃高度,增加了鑽頭冠部與地層之間的間隙,使岩屑易於排向環形空間不致於粘附於鑽頭體,有利於射流的清洗。

特點:能減少泥包和與泥包相關的鑽井問題。

適用範圍:轉盤鑽井的直井和定向鑽井,鑽進粘性極高的泥頁岩層。

2、何謂淺錐形?其特點是什麼?適用範圍是什麼?

答:淺錐形是指有乙個帶錐度的冠部,冠頂相當圓頓。可以使鑽頭外側布置更多數量的切削齒。

特點:鑽頭的磨損更為平衡。

適用範圍:轉盤鑽井、井下動力鑽井及定向鑽井都比較穩定,最適合於鑽可能遇到硬夾層的地區。

3、何謂短拋物線形?其特點是什麼?適用範圍是什麼?

、答:短拋物線形是指冠部面積最小,水力能量集中,易於清洗。其外形有較長的保徑齒,能適當扶正。復合片密度不宜過大。

特點:快速鑽進中,能保持方位和井斜。

適用範圍:只適用於鑽盤鑽井,鑽進夾層。

4、何謂拋物線形?其特點是什麼?適用範圍是什麼?

答:拋物線形是指冠部載荷分布均勻,無明顯載荷過渡區,載荷不致過分集中。這種冠部外形可使鑽頭及規徑部位布更多的切削齒。

特點:具有良好的壽命;要求較高的流量和水力能量來實現清洗和冷卻,鑽頭的鼻部在鑽夾層時易受損壞。

適用範圍:高速井下動力鑽進。

聚晶金剛石復合片鑽頭,簡稱pdc鑽頭。它是用聚晶金剛石(薄圓片狀)做成小型切削塊鑲裝或燒結到鑽頭體上而形成的。pdc鑽頭適於鑽軟到中硬地層,單位進尺成本低,它自70年代出現以來,已逐漸取代了金剛石鑽頭而廣泛應用於石油鑽井。

1.pdc鑽頭結構

pdc鑽頭為一整體式鑽頭,整個鑽頭沒有活動零部件,結構比較簡單,大致由鑽頭基體、鑽頭切削齒、噴嘴及排屑槽等幾部分組成。

(1)鑽頭基體

按鑽頭體材料及製造方法,pdc鑽頭可分為鋼體pdc鑽頭和碳化鎢胎體pdc鑽頭。

鋼體式pdc鑽頭的表面不耐沖蝕,規徑易於磨小,而胎體式鑽頭的碳化鎢合金耐沖蝕、耐磨損,允許使用較高的鑽頭壓力降、較高鑽井液含砂量,易於進行優化水力設計,具有較大的設計靈活性,鑽頭壽命較長。

pdc鑽頭基體有四種基本冠部外形:魚尾形、淺錐形、短拋物線形和拋物線形。

魚尾形pdc鑽頭的翼片很長,增加了復合片的出刃高度,同時也增加了鑽頭冠部與地層之間的間隙,使岩屑易於排向環形空間不致於粘附於鑽頭體,有利於射流的潔洗。這種鑽頭的最大特點是能減少泥包和與泥包相關的鑽井問題。魚尾形pdc鑽頭適用於轉盤鑽井的直井和定向井鑽進,適於鑽進粘性極高的泥頁岩層。

淺錐形pdc鑽頭在四種冠部形狀中,冠部面積最小,水力能量集中,易於清洗。由於其外形依靠較長的保徑和適當的扶正,因而在快速鑽進中,也能保持方位和井斜的穩定。這種鑽頭復合片密度不易過大,而且只能用於轉盤鑽井,適用於鑽進夾層。

短拋物線形鑽頭有乙個帶錐度的冠部,其冠頂相當圓頓。這種設計可使鑽頭外側布置更多數量的切削齒,使鑽頭的磨損更為平衡。短拋物線形pdc鑽頭用於轉盤鑽井、井下動力鑽井及定向鑽井都比較穩定,最適合於鑽可能遇到硬夾層的地區。

拋物線形鑽頭的整個冠部載荷分布均勻,無明顯載荷過渡區,載荷不致過分集中。這種冠部外形可使鑽頭肩部及規徑部位布更多的切削齒,故最適合於高速井下動力鑽進。拋物線形鑽頭具有良好的磨損壽命,但該型鑽頭具有較大的冠部表面,要求較高的流量和水力能量來實現清洗和冷卻,鑽頭的鼻部在鑽夾層時局受損壞。

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