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          鉆井行業鉆頭類型及適用范圍 - 嘉匠機械

          山東嘉匠機械水井鉆機銷售熱線

          鉆井行業鉆頭類型及適用范圍

          導讀:

          水井鉆機施工過程中,鉆頭主要用于破碎巖石,鉆頭質量直接影響著鉆井速度、鉆井成本及井眼質量。水井鉆機選用鉆速快且使用壽命長的鉆頭能大大降低鉆井成本。水井施工鉆頭主要分為刮刀鉆頭、牙輪鉆頭、金剛石鉆頭、硬質合金鉆頭、PDC鉆頭和特種鉆頭等多種類型,這些鉆頭有各自的破巖原理和適用地層。近年來,水井鉆機產品不斷創新使鉆頭研發技術也得到了飛速的發展,目前已有一些新型PDC鉆頭和混合型鉆頭能廣泛的運用于各種地層,但研發更高耐磨、高韌性的材料和更好的鉆頭軸承以及更結合實際運用的個性化設計的鉆頭是鉆頭技術發展的難題。這也是未來鉆頭發展的努力方向。

          正文:

          鉆井行業鉆頭類型及適用范圍

          鉆頭是破碎巖石形成井眼的主要工具,鉆頭的使用效率和壽命決定著最終的鉆井費用。 鉆頭設計經歷了最早期的刮刀鉆頭,到目前廣泛使用的牙輪鉆頭,再到具有廣闊前景的金剛石鉆頭,隨著材料科技的發展和鉆頭技術的提高,市場上還出現了許多新型鉆頭。下面我們就來具體介紹一下它們。

          1.刮刀鉆頭

          刮刀鉆頭圖片

          刮刀鉆頭適用于松軟至軟的各類土層以及泥巖、泥質砂巖、頁巖等塑性和塑脆性地層中鉆進。刮刀(翼片)鉆頭可按刮刀片數目分為兩刀片鉆頭、三刀片鉆頭、四刀片鉆頭。

          刮刀鉆頭主要以切削、剪切和擠壓方式破碎地層。這幾種破巖方式主要是克服巖石的抗剪強度.它比克服巖石的抗壓強度來破巖的方式更為容易,巖石破碎大體分為以下三個過程:

          (1)刃前巖石沿剪切面破碎后,扭轉力矩減小,切削刃向前推進,碰撞刃前巖石。

          (2)在扭轉力矩的作用下壓碎前方的巖石,使其產生小剪切破碎,扭轉力矩增大。

          (3)刀翼繼續壓擠前方的巖石(部分被壓成粉末),當扭轉力矩增大到極限值時,巖石沿剪切面破碎,然后扭轉力矩突然變小;碰撞、壓碎及小剪切、大剪切這三個過程反復進行,形成破碎塑脆性巖石的全過程。

          2.牙輪鉆頭

          鉆井作業中應用廣泛的牙輪鉆頭

          在鉆井作業中,牙輪鉆頭目前使用最廣泛的一類鉆頭。牙輪鉆頭通過牙輪旋轉產生的壓碎、沖擊和剪切來破碎巖石。其牙齒與巖石的接觸面積少、工作扭矩小、工作刃總長度長等特點,使其能適用于各種軟地層和硬地層。

          牙輪鉆頭是由牙爪、牙輪、殼體、軸承、永眼和儲油密封補償系統等部分組成。牙輪鉆頭有鑲齒和銑齒兩大類,在硬度和使用壽命上,鑲齒比銑齒的性能更好,但價錢更貴;根據地層巖性的不同又可分為七種類型,其中JR、R、ZR三種型號適用于極軟到中軟地層,Z型、ZY型適用于中到中硬地層,Y型、JY型適用于硬到極硬地層。按軸承結構不同,又可分為普通軸承、滾動密封軸承和滑動密封軸承。

          3. 金剛石鉆頭

          金剛石鉆頭圖片

          采用金剛石材料作為切削刃的鉆頭統稱為金剛石鉆頭,它的品種較多,適用于由軟到硬的各類地層。

          金剛石鉆頭包括天然金剛石鉆頭和PDC鉆頭。市場上主要使用的是PDC鉆頭,它是由人工合成的金剛石復合片牙齒組成,這些牙齒燒結在金剛石鉆頭的固定刀翼上。金剛石鉆頭的破巖原理主要是切削元件的切削破巖。隨著超硬材料的研發和高溫高壓物理燒結技術的進步,聚晶人造金剛石復合片、大尺寸復合片及熱穩定聚晶金剛石切削塊等新材料被創造出來,從而大大提高了金剛石鉆頭的運用范圍。現在的金剛石鉆頭能使用于海洋、深井、超深井以及定向叢式井鉆井,其新產品的發展空間不可想象。

          4. 新型鉆頭

          新型鉆頭圖片

          近年來,國內外的石油鉆頭生產公司和超硬材料科研單位對新型鉆頭的發明做出了巨大的貢獻,推出了一些新產品。如美國休斯公司的混合鉆頭。其形狀既有PDC鉆頭的固定刀翼,又有牙輪鉆頭牙輪。其固定刀翼和牙輪上能燒結了各種硬度的牙齒,使得混合鉆頭兼具牙輪鉆頭和PDC鉆頭的優點。在實際運用中,混合鉆頭比普通牙輪鉆頭更有攻擊性和更高鉆進效率,比普通PDC鉆頭更穩定,適用于各種深部復雜地層。但成本相當昂貴。

          結束語:

          鉆頭成本占鉆井成本的三分之一,水井鉆機正確的選擇和使用鉆頭是降低鉆井成本的最有效措施。 從多年的實踐經驗來看,鉆井機往往由于鉆頭選型不當,使得鉆井速度慢、成本高。水井鉆機正確地選擇鉆頭,一方面要對現有鉆頭的工作原理與結構性能特點有清楚的了解;另一方面面還應對所鉆地層的巖石物理性能有充分的認識,對巖石的硬度、塑脆性、研磨性、可鉆性等要做到心中有數,從而正確的選擇鉆頭。


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