加用扶正器构成的防斜钻柱若设计和使用恰当,可以防斜,使井眼规则,保证钻头平稳工作,提高工作指标 。实践证明,这些防斜措施是行之有效的 。
6.减振器减振器能吸收钻井过程中所产生的冲击和振动负荷,从而提高钻头的使用寿命,减轻钻铤以及其他井下钻具的疲劳 。减振器一般都装在靠近钻头的地方 。
减振器的最主要构件是减振元件 。有各种类型的减振元件:不锈钢网柱、橡胶筒、钢蝶形盘、钢弹簧及可压缩介质(水垫或气垫)等 。有些减振器只能吸收垂直振动,而另一些减振器可以同时吸收垂直和扭转振动 。
国外从20世纪50年代开始研究减振器,60年代推广使用,取得了明显的效益 。
7.震击器由于普遍使用小间隙的扶正器、满眼钻具等防斜钻柱以及减振器等特殊钻具,增加了卡钻的可能性,尤其是在复杂地层中 。国外很早就使用震击器,不仅仅把它作为打捞和处理卡钻事故的常用工具之一,而且在地层测试、取心钻进、侧钻、套铣等作业和正常钻进时也在钻柱中装接震击器 。震击器的结构类型很多,有机械的和水力的等 。它们都是采用一定的结构,在钻柱受拉作弹性伸长时积存弹性能量,当拉到一定位置时突然释放能量使震击器发生震击动作,震动被卡的下部钻柱以达到解卡目的 。
三、钻头油气埋藏在地下,为了寻找油气,取得地下资源,必须大量地破碎岩石、钻穿地层 。现在的钻井方法主要是用机械方法破碎岩石 。破碎岩石的工具就称为钻头 。
钻头是破碎岩石、形成井眼的主要工具 。钻头的性能直接影响着钻井速度、钻井质量与钻井成本 。如果能少用钻头迅速钻完一口井,那将会使整个钻进过程中的起、下钻次数减少,建井速度加快,钻井成本降低 。因此,制造具有高破碎效率、坚固耐用的钻头,选择和使用好钻头,就具有特别重要的意义 。
由于钻头所破碎的岩石性质不同、钻井目的和要求不同,在石油钻井中会使用多种不同类型的钻头,如刮刀钻头、牙轮钻头和金刚石钻头等 。使用最广泛的是牙轮钻头,多用于中硬和坚硬地层以及深井中 。刮刀钻头在我国一些高塑性、软地层的油田也有突出的地位 。金刚石钻头在极硬地层和深井中使用效果较好 。随着钻井技术的发展,钻头的类型和结构也在不断发展和改进 。20世纪70年代以后,出现了以人造金刚石为切削元件的钻头 。多年的现场使用效果已经证明,这种钻头具有很好的发展远景 。
1.刮刀钻头刮刀钻头是旋转钻井中最早使用的一种钻头 。这种钻头结构简单、制造方便,各油田都能自己设计和制造 。刮刀钻头适用于钻松软的地层(如泥岩、页岩和泥质胶结的砂岩等地层),可以取得很高的机械钻速和钻头进尺 。但是,在钻硬且研磨性高的地层时,刀片吃入困难、钻头磨损快、机械钻速低,有时还出现憋跳现象,对钻具和设备寿命有一定的影响 。尽管如此,只要我们正确使用,充分发挥刮刀钻头在软地层中钻进的优势,对提高钻井速度、降低钻井成本仍然是有效的 。
20世纪70年代以后,我国开始研制和使用人造金刚石刮刀钻头 。这种钻头刀翼的几何形状基本上与硬质合金镶块刮刀钻头相同,只是将部分硬质合金块换成了人造聚晶金刚石镶块 。由于金刚石的耐磨性高于硬质合金,可以增加钻头的使用时间,延长钻头寿命,提高单只钻头进尺,创造出许多先进的钻井指标 。
2.牙轮钻头牙轮钻头是石油钻井中使用最广泛的钻头 。牙轮钻头旋转时具有冲击、压碎和剪切破碎岩石的作用 。牙齿与井底的接触面积小、比压高,工作扭矩小,工作刃总长度大 。因而使牙轮钻头能适用于多种性质的岩石 。常用的三牙轮钻头如图5-5所示 。
图5-5 三牙轮钻头
目前,国内各钻头厂根据生产现场需要,不断引进先进技术,使牙轮钻头的生产在品种、数量和质量方面都得到很大的提高,已初步建立了国产牙轮钻头的产品系列 。
根据牙齿的特征,将三牙轮钻头产品分为铣齿钻头和镶齿钻头两大类 。其中铣齿钻头有六个系列,镶齿钻头有两个系列 。
in、6in等规格的钻头 。国外钻头系列十分繁杂,这里不做介绍 。
3.金刚石钻头以金刚石做工作刃的钻头称为金刚石钻头 。金刚石钻头早期是在地质钻探中使用,在石油钻井中使用只有四十多年的历史,最初只用在极硬地层和研磨性大的地层 。近年来,金刚石钻头品种增加,使用范围扩大 。从极软地层到极硬地层均可使用,并取得了满意的效果 。
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