刮刀鉆頭

目前石油行業(yè)使用的鉆頭有很多種類，以不同的鉆進(jìn)方式為根據(jù)對(duì)鉆頭進(jìn)行分類，可以將其分為金剛石鉆頭、牙輪鉆頭與刮刀鉆頭，這三種鉆頭是最基本的鉆頭形式。在這三種鉆頭中，在石油鉆探工作中應(yīng)用最為普遍、最為廣泛的一種是牙輪鉆頭，其應(yīng)用程度也比較深。將這三種鉆頭進(jìn)行對(duì)比，使用范圍最小的一種鉆頭是刮刀鉆頭。本文主要介紹的是金剛石鉆頭與牙輪鉆頭 。

鉆頭金剛石

切削刃使用的是金剛石材料的鉆進(jìn)刀具就是金剛石鉆頭，金剛石鉆頭的主要優(yōu)勢(shì)在于能夠適應(yīng)研磨性較高、地質(zhì)較硬的地層，切割性能也比較優(yōu)良。在高速鉆探方面具有非常顯著的優(yōu)勢(shì)。

以所適應(yīng)地層的差異為根據(jù)，可以將金剛石鉆頭分為普通金剛石鉆頭、聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭兩大類。在這兩大類之中，普通金剛石鉆頭適用于研磨性較高、地質(zhì)較硬、地質(zhì)復(fù)雜的地層；聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭能夠被廣泛的應(yīng)用于硬質(zhì)地層、軟質(zhì)地層、軟硬適中的地層，其應(yīng)用范圍十分廣泛。刀片的不同是這兩種金剛石鉆頭的主要差別所在。

聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭主要有四個(gè)組成部分，即金剛石復(fù)合片、噴嘴、胎體以及鉆頭體；普通金剛石鉆頭主要有四個(gè)組成部分，即金剛石顆粒、噴嘴、胎體以及鉆頭體。因?yàn)榻饎偸@頭的切割性能比較優(yōu)良，因此在選擇金剛石鉆頭當(dāng)做石油鉆井工具時(shí)，能夠高速鉆探，也能夠在一定程度上擴(kuò)大鉆深。在使用金剛石鉆頭進(jìn)行石油鉆井作業(yè)的過程中，需要高度注意的有以下幾個(gè)方面：

第一，金剛石鉆頭的價(jià)格比較高，因此在使用時(shí)應(yīng)小心操作，降低損壞程度；

第二，金剛石鉆頭在熱穩(wěn)定性方面具有一定的缺陷，因此在使用時(shí)要保證鉆頭的冷卻性能、清洗情況；

第三，其質(zhì)地比較脆，因此金剛石鉆頭的抗沖擊性能會(huì)比較差，應(yīng)該嚴(yán)格按照金剛石鉆頭的相關(guān)規(guī)程來進(jìn)行嚴(yán)格的、規(guī)范的操作 。

鉆頭牙輪

以牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)為依據(jù)，可以將其分為水眼、軸承、巴掌、牙輪以及鉆頭體這五個(gè)部分。如果是密封噴射式的牙輪鉆頭，在一般情況下還包括儲(chǔ)油補(bǔ)償系統(tǒng)這一部分。螺紋一般會(huì)在牙輪鉆頭的上部，鉆柱與螺紋進(jìn)行相互連接，鉆頭下部會(huì)存在牙輪，其上帶有三個(gè)巴掌，牙輪軸上裝上牙輪，牙輪軸與各個(gè)牙輪之間裝有軸承，牙輪會(huì)通過其自身所帶的切削齒進(jìn)行破碎巖石工作。鉆井液的通道就是鉆頭的水眼。在進(jìn)行石油鉆井工作的過程中，通過鉆進(jìn)過程中的橫向剪切作用、縱向振動(dòng)作用，牙輪鉆頭會(huì)實(shí)現(xiàn)破碎巖石的目的，從而能夠提升鉆井速度。

在選擇牙輪鉆頭當(dāng)做石油鉆井工具時(shí)，需要按照鉆井設(shè)備的實(shí)際情況、地層的實(shí)際條件以及相鄰油井的地質(zhì)資料、地層資料來進(jìn)行牙輪鉆頭的選型。在進(jìn)行選擇時(shí)，需要考慮的問題主要有以下幾點(diǎn)：

首先，應(yīng)考慮鉆井地層中的軟硬交錯(cuò)情況是否存在；

其次，應(yīng)考慮在石油鉆井工作中是否需要防斜鉆進(jìn)、曲線作業(yè)；

再次，應(yīng)考慮同一油井中的不同鉆進(jìn)井段的實(shí)際深淺情況；

最后，應(yīng)考慮鉆井地質(zhì)、地層的可研磨性以及軟硬程度 。

簡(jiǎn)介

上世紀(jì)初，牙輪鉆頭代替刮刀鉆頭在硬質(zhì)研磨性地層應(yīng)用，但這種鉆頭在鉆頁巖和其他塑性巖層中的缺點(diǎn)主要是壓持作用造成井底泥包，而隨著鉆深和井底壓力以及泥漿比重的增加，泥包現(xiàn)象會(huì)更加嚴(yán)重。為了解決這個(gè)問題，多年來各鉆頭制造商對(duì)牙輪鉆頭進(jìn)行了各種改進(jìn)，但收效甚微?？紤]到刮刀鉆頭或固定切削齒鉆頭在此方面受到的影響較小，人們開始嘗試將兩種鉆頭相結(jié)合。隨著PDC 鉆頭的推廣應(yīng)用，以及PDC 切削齒技術(shù)的改進(jìn)，固定切削齒PDC 鉆頭在多種地層中逐漸取代牙輪鉆頭。但在硬質(zhì)、研磨性地層以及復(fù)雜定向鉆井作業(yè)中，由于性能的限制，PDC 鉆頭無法取代牙輪鉆頭。 　為了發(fā)揮牙輪鉆頭和PDC 的優(yōu)點(diǎn)，貝克休斯公司最近開發(fā)出集成了牙輪和PDC 鉆頭的新一代的復(fù)合鉆頭?，F(xiàn)推出的復(fù)合鉆頭共有兩種設(shè)計(jì)，一種是小尺寸兩刀翼、雙牙輪鉆頭，另一種為稍大尺寸的三刀翼、三牙輪鉆頭。這些鉆頭的設(shè)計(jì)基于四刀翼和六刀翼PDC 鉆頭，而副刀翼的位置則被短尺寸的牙輪所替代。這樣，井眼的中心位置是由位于主刀翼上的PDC切削齒完成破巖的，而井眼外圍部分的鉆進(jìn)由牙輪和刀翼上的切削齒共同完成，井眼外圍部分的破巖難度較高，破巖效果主要取決于牙輪與刀翼的配合。2100433B