将公式vmax和公式M代入公式P,便得出如下规律:
碎岩工程学
从上式得出如下结论:
(1)冲击力与T0成反比 。对于弹脆性岩石,T0很小,因而可以获得很大的冲击力;对于塑性岩石,T0大,只能获得很小的冲击力 。所以,冲击作用对塑性岩石的破碎效果不显著;
(2)冲击力大小只与下部钻铤的横截面积有关,而与加压钻铤的长度无关,故欲增大冲击力,应选用大尺寸钻铤;
(3)冲击力与钻头牙轮的半径成正比,与外排齿数的平方成反比 。因此,增大牙轮直径,减少齿数,可提高冲击功 。
此外,对于硬岩石,为了增加冲击碎岩作用,牙轮常做成单锥、无滑动的 。
三、牙轮钻头的剪切作用
剪切作用主要是三方面:一是牙齿吃入岩石时的剪切作用;其二是钻头在转动时产生的剪切作用;第三是由于牙轮转动时有滑动,滑动量越大,剪切作用也越大 。
增大牙轮滑动量有三种办法:即使用超顶、移轴和复锥牙轮 。
超顶:牙轮的锥顶超过了钻头中心线 。
移轴:是指牙轮轴线沿水平方向平移一个距离 。
复锥:牙轮由两个或两个以上不同锥度的锥体组成 。锥顶之间的距离称锥顶距,锥顶距越大,牙轮的滑动量就越大 。
牙轮钻头用于什么地质的钻井作业牙轮钻头仅适用于中软地层 。一般是在油井的浅、中地层使用,当钻至深层或油层前,一般要更换钻头 。
牙轮钻头一般有二牙轮、三牙轮、四牙轮等多种结构形式 。
其牙齿分为钢齿和镶齿 。
钢齿:在牙轮壳体上铣出的齿,耐磨性能较差 。
镶齿:在将硬质合金钢(如炭钨合金)做的牙齿镶在牙轮壳体上 。能钻由软到硬的各种岩石 。缺点是齿易崩坏、断裂,或镶嵌不牢而掉落 。
金刚石钻头与牙轮钻头钻井特点对比牙轮钻头主要靠敲击、压碎破岩、辅以剪切破岩,而金刚石钻头主要靠剪切、切削破岩,辅以压碎破岩、齿出露短,刃口锋利,因此金刚石钻头的钻压小,转速高,排量小 。
金刚石钻头的钻压小有利于防斜 。牙轮钻头由于牙轮的移轴、超顶、复锥结构,且牙轮与本体有一定的相对位移量,从而横向移距r′金<r牙 。金刚石钻头克服这种不平衡的横向力效果好些,这也有利于防斜 。
金刚石钻头与牙轮钻头在使用上也有不同之处,应针对不同层段,选好钻头类型 。如嘉陵江和飞仙关层段用BDC的S248钻头;在高密度钻井液条件下尽量用金刚石钻头 。使用金刚石钻头前井眼要畅通、干净,调好钻井液性能,检查设备和钻具,选好参数 。金刚石钻头单只寿命长,从而起下钻时间少,但它不能有效地钻进含燧石,黄铁矿和硅质的不均质坚硬地层 。所以,应与牙轮钻头配合,采用“衔接使用法” 。
(1)经理论分析和现场实践,两种钻头各有特点,选用时应针对地层和钻井液密度,充分发挥各自的优势,优选钻头和参数,使其发挥最佳破岩效果 。(2)金刚石钻头的剪切破岩基本消除了牙轮钻头的牙齿敲击、压碎岩石所带来的“压持效应”的重复切剪,能在高密度井段保持高机械钻速 。(3)金刚石钻头的轻钻压和高转速有利于防斜;高转速能扩眼,使井眼规则 。而牙轮钻头的超顶、复锥和移轴不利于防斜打直 。
百度石油桥里面有很多优质的金刚石钻头、牙轮钻头等各种钻头信息 。
牙轮钻头钻进时有哪些注意事项(1)钻头到井底后,应轻压跑合0.5h左右,再逐渐加压至规定钻压,严禁加压启动转盘 。
(2)操作刹把时思想要集中,送钻均匀,严防溜钻和顿钻事故 。
(3)钻进时根据钻时变化及钻头运转情况,随时分析,掌握岩性变化,调整参数配合,以适应所钻地层的需要 。
(4)掌握好起钻时间 。正常情况下,钻头工作时间取决于牙齿及轴承的寿命 。
如何分析判断井下牙轮钻头使用情况1、要收集尽可能多的信息综合判断 。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,可分析为钻头缩径,螺扶切削井壁 。3、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) 。4、掉牙轮多数情况下是在前40小时 。5、砂岩地层扭矩大于泥岩地层且小幅度内变化较为频繁,泥岩地层则较为稳定 。6、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 。7、发生井漏或井塌时转盘扭矩增大、井下蹩钻 。8、绝大多数牙轮钻头可以使用到正常寿命 。
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