復(fù)合齒形牙輪鉆頭及其破巖機(jī)理

牙輪鉆頭的牙輪有繞自身軸線的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),牙輪軸有繞鉆頭中心線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),因此在破巖時(shí)存在不同的輪頭速比。采用lsdyna通用顯式動(dòng)力分析仿真軟件研究不同的輪頭速比與鉆頭破巖量的關(guān)系,對(duì)指導(dǎo)鉆頭的設(shè)計(jì)和使用,提高鉆頭機(jī)械鉆速,降低鉆井成本具有一定的意義。

牙輪鉆頭

牙輪鉆頭簡介

牙輪鉆頭詳解

牙輪鉆頭分類

偏心單牙輪鉆頭有一個(gè)球形牙輪,牙輪旋轉(zhuǎn)中心線與鉆頭中心線相交于一點(diǎn),該交點(diǎn)與牙輪球心之間有偏移距離。針對(duì)偏心單牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),利用復(fù)合圓柱坐標(biāo)系統(tǒng)的基本原理,建立了偏心單牙輪鉆頭幾何學(xué)基本方程和牙齒對(duì)巖石的吃入條件。在此基礎(chǔ)上以楔形齒為對(duì)象研究了偏心單牙輪鉆頭井底破巖軌跡的形成,并編制了井底軌跡圖仿真軟件以模擬牙齒的鑿巖軌跡。通過臺(tái)架試驗(yàn),所得仿真井底軌跡圖與實(shí)際井底軌跡非常吻合,表明關(guān)于偏心單牙輪鉆頭的基本理論的研究是正確的,編制的仿真軟件是可信的。

研究了鈮鐵含量、稀土含量和溫度對(duì)礦用牙輪鉆頭用鋼20crnimoh碳-鈮復(fù)合滲的影響。采用金相、電子探針和xrd,分析了滲鈮層的組織、成分和相結(jié)構(gòu)。與20crnimoh碳-硼復(fù)合滲的耐磨性對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明,滲鈮層中除鈮碳化物相,還有7.35mass%～7.61mass%的fe和單質(zhì)ce、y、稀土元素及yc_2碳化物,并且其耐磨性是后者的1.6倍。

運(yùn)用自制的包含金屬化的金剛石和硬質(zhì)合金復(fù)合堆焊焊條,以o2-c2h2焰為焊接熱源進(jìn)行堆焊,制備了含有金剛石的復(fù)合堆焊層。采用x射線衍射儀(xrd)、光學(xué)顯微鏡、材料性能實(shí)驗(yàn)機(jī)、動(dòng)載磨料磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)等實(shí)驗(yàn)手段和方法進(jìn)行了金剛石表面和復(fù)合堆焊層形貌分析,堆焊層與基體的結(jié)合強(qiáng)度及堆焊層在動(dòng)載荷條件下耐磨損性能的測(cè)試。研究表明:金剛石經(jīng)過金屬化處理后表面具有一定的金屬性和浸潤性,通過一定堆焊工藝在鋼齒牙輪鉆頭齒面形成了組織致密均勻、硬質(zhì)點(diǎn)與基體熔合良好的強(qiáng)化層,其抗剪強(qiáng)度達(dá)到了625mpa,磨損量減少了10%～70%,延長了鉆頭的使用壽命。

牙輪鉆頭的選型與應(yīng)用++

牙輪鉆頭的選型分析 作者：楊全，張智，李海洋，yangquan，zhangzhi，lihaiyang 作者單位：楊全,yangquan(威銳國際公司中國區(qū)(北京),北京,100025)，張智,李海洋,zhangzhi,lihaiyang(西南 石油大學(xué),成都,610500) 刊名： 重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） 英文刊名：journalofchongqinguniversityofscienceandtechnology(naturalsciencesedition) 年，卷(期)：2012,14(5) 參考文獻(xiàn)(8條) 1.劉斌,樓一珊,吳惠梅,翟曉鵬吐哈盆地柯柯亞區(qū)塊侏羅系鉆探中的鉆頭選型[期刊論文]-新疆石油地質(zhì)2012(1) 2.劉天恩,付友義,竇同偉,于成水,孫景濤,王育新鉆頭選型新思路[期刊論文]-油氣

牙輪鉆頭的合理使用 （1）根據(jù)地層可鉆性值并參考鄰井地層，選擇進(jìn)尺多、速 度快、成本低、磨損正常的鉆頭。在上部松軟地層（可鉆性 級(jí)值小于5級(jí)），可選用機(jī)械鉆速高的銑齒鉆頭，在深井段 地層（可鉆性級(jí)值大于5），可選用尺多的鑲齒鉆頭。 （2）在易井斜地層，多選用牙輪偏移量小、無保徑齒及齒 多而短的牙輪鉆頭。 （3）井底應(yīng)清潔，無落物。 （4）下鉆速度要慢，防止頓鉆。在鉆頭矩井底1單根時(shí)， 要開泵和旋轉(zhuǎn)鉆頭，充分洗井，清除井底巖屑，避免下入過 快巖屑堵塞噴嘴或開泵過猛憋漏地層。 （5）鉆頭接觸井底后，在低鉆壓、低轉(zhuǎn)速下（鉆壓10～30 ｋn，轉(zhuǎn)速60ｒ/ｍｉｎ）跑合0.5ｈ以上，造好井底形狀后， 方可逐步提高鉆壓和轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)值。 （6）做好鉆還試驗(yàn)，即固定鉆壓，改變轉(zhuǎn)速，或固定轉(zhuǎn)速， 改變鉆壓，使鉆壓和轉(zhuǎn)速合理匹配，達(dá)到高鉆速鉆進(jìn)。 （7）鉆進(jìn)中應(yīng)盡量提高泵壓，增大鉆頭水功

尺寸型號(hào)(iadc) 英寸mm鑲齒牙輪鉆頭鋼齒牙輪鉆頭 6152.4517,537,617,637126.127.216.217.316.346.347 61/2165.1517,537126.127.216.217.316.346.347 77/8200.0517,527,547,617,627,637126.127.216.217.316.346.347 81/2215.9437,447,517,537,617,627,637126.127.216.217.316.346.347 91/2241.3437,517,537,547,617126.127.216.217.316.346.347 9

再生資源網(wǎng)http://www.***.***/ 本文摘自再生資源回收-變寶網(wǎng)（www.***.***） 牙輪鉆頭的特點(diǎn) 牙輪鉆頭在鉆井開井工程中是非常重要的一種工具，牙輪鉆頭是一種在不斷實(shí)踐中產(chǎn)生 的工具，所以實(shí)用性非常的高。今天小編就重點(diǎn)介紹一下它的幾個(gè)方面，希望對(duì)大家有 所幫助。 一、牙輪鉆頭 牙輪鉆頭是使用最廣泛的一種鉆井鉆頭。牙輪鉆頭工作時(shí)切削齒交替接觸井底，破 巖扭矩小，切削齒與井底接觸面積小，比壓高，易于吃入地層；工作刃總長度大，因而 相對(duì)減少磨損。牙輪鉆頭能夠適應(yīng)從軟到堅(jiān)硬的多種地層。 二、牙輪鉆頭的種類及用途 牙輪鉆頭按牙輪數(shù)量可分為單牙輪鉆頭、三牙輪鉆頭和組裝多牙輪鉆頭。按切削材 質(zhì)可分為鋼齒（銑齒）和鑲齒牙輪鉆頭。國內(nèi)外使用最多、最普遍的是三牙輪鉆頭。在 石油、地以及各種鉆探行業(yè)中牙輪鉆頭是不可缺少的重要部分，但是牙輪鉆頭對(duì)一些鉆

三牙輪鉆頭是應(yīng)用最廣泛的鉆井鉆頭（www.***.***）之一，具有適應(yīng) 地層廣，機(jī)械鉆速高的特點(diǎn)。三牙輪鉆頭由切削結(jié)構(gòu)、軸承結(jié)構(gòu)、鎖緊元 件、儲(chǔ)油密封裝置、噴嘴裝置等二十多種零部件組成。 三牙輪鉆頭的分類 1、軸承類型：滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承 2、密封類型：橡膠密封和金屬密封 3、按牙齒的固定方式分為：鑲齒（硬質(zhì)合金齒）三牙輪鉆頭和銑齒（鋼 齒）三牙輪鉆頭 三牙輪鉆頭的工作原理 牙輪鉆頭在鉆壓和鉆柱旋轉(zhuǎn)的作用下，牙齒壓碎并吃入巖石，同時(shí)產(chǎn) 生一定的滑動(dòng)而剪切巖石。當(dāng)牙輪在井底滾動(dòng)時(shí)，牙輪上的牙齒依次沖擊、 壓入地層，這個(gè)作用可以將井底巖石壓碎一部分，同時(shí)靠牙輪滑動(dòng)帶來的 剪切作用削掉牙齒間殘留的另一部分巖石，使井底巖石全面破碎，井眼得 以延伸。 [1] 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì) 石油鉆井和地質(zhì)鉆探中應(yīng)用最多的還是牙輪鉆頭。牙輪鉆頭在旋轉(zhuǎn)時(shí) 具有沖

刮刀鉆頭與牙輪鉆頭

采用ti-ni復(fù)合鍍覆處理工藝對(duì)金剛石進(jìn)行表面金屬化處理來改善金剛石表面的鍍層結(jié)構(gòu),使金剛石表面形成一層組織均勻、致密的ti-ni復(fù)合鍍層結(jié)構(gòu),鍍層的物相為tic、ti和非晶態(tài)ni,同時(shí)大大提高了鍍層的質(zhì)量。采用經(jīng)ti-ni復(fù)合鍍覆處理的gb/t6405-94標(biāo)準(zhǔn)mbd4型70/80目人造金剛石和優(yōu)選的yq4型球形硬質(zhì)合金,并加入焊接性能良好的ni+b+si合金粉末制備出新型管裝復(fù)合焊條,其焊皮材料為cu基新型焊片。用此焊條對(duì)鋼齒牙輪鉆頭的齒面進(jìn)行堆焊強(qiáng)化處理。經(jīng)對(duì)堆焊層試樣性能分析,其剪切強(qiáng)度達(dá)到了625mpa,并且硬質(zhì)相、胎體合金以及基體之間結(jié)合良好,達(dá)到了實(shí)際工藝的強(qiáng)度要求。在堆焊過程中熱絕緣劑的使用,很好地避免了硬質(zhì)相受到熱損傷,使金剛石和硬質(zhì)合金的優(yōu)異性能都得到了良好的發(fā)揮。造粒工藝、拉管成型工藝的采用,進(jìn)一步提高了堆焊層耐磨性能。通過鍍層的連接強(qiáng)度和耐磨試驗(yàn)分析,采用新型焊條堆焊的試樣耐磨性是普通堆焊的2~5倍。

運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來描述三牙輪鉆頭在復(fù)合鉆井條件下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和工作狀況,從而減少與復(fù)合鉆井相關(guān)的三牙輪鉆頭的研發(fā)設(shè)計(jì)工作量,節(jié)約成本。在復(fù)合鉆井條件下三牙輪鉆頭運(yùn)動(dòng)學(xué)分析基礎(chǔ)上建立其數(shù)學(xué)模型及仿真模型,并采用fortran語言設(shè)計(jì)和編寫仿真程序。選取不同的復(fù)合鉆井的鉆進(jìn)參數(shù)來進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,該仿真程序能較好地模仿鉆頭的運(yùn)動(dòng)情況,也為進(jìn)一步深入研究復(fù)合鉆井條件下三牙輪鉆頭的工作狀況奠定了基礎(chǔ)。

牙輪鉆頭的正確使用方法 牙輪鉆頭的正確使用方法： （—）不一樣地層巖性對(duì)鉆頭失效的影響 地層巖性對(duì)鉆頭失效的影響表如今鉆井技能上：影響鉆進(jìn)速度、鉆頭進(jìn)尺；使鉆井進(jìn)程 呈現(xiàn)井漏、井噴、井塌和卡鉆等復(fù)雜情況；使泥漿功能發(fā)作改變；影響井眼質(zhì)量，如井斜、 井徑不規(guī)則，進(jìn)而影響固井質(zhì)量。經(jīng)過剖析地層巖性及其對(duì)鉆井技能的影響，可對(duì)鉆頭選型 和運(yùn)用的合理性進(jìn)行判別。 粘土、泥巖和頁巖層影響：很簡單吸收泥漿中的自在水而脹大，使井徑減小，構(gòu)成下鉆 遇阻，乃至卡鉆，跟著浸泡時(shí)刻的延伸，又會(huì)發(fā)作掉塊脫落，使井徑擴(kuò)展，構(gòu)成井塌。應(yīng)盡 量運(yùn)用清水或低比重低粘度的泥漿鉆進(jìn)。炭質(zhì)頁巖聯(lián)接力弱，簡單垮塌。泥質(zhì)巖層質(zhì)軟，鉆 速快，也簡單泥包。 砂巖：其性質(zhì)依顆粒的巨細(xì)、成分以及膠結(jié)物的不一樣有很大不一樣。顆粒越細(xì)、石英 顆粒越多、硅質(zhì)和鐵質(zhì)膠結(jié)物越多則越硬，對(duì)鉆頭磨損越大，如石英砂巖；泥質(zhì)膠結(jié)物越多， 云

從牙輪鉆頭的常規(guī)保徑結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代鉆井條件下存在的問題出發(fā),指出了研究開發(fā)新型保徑結(jié)構(gòu)的必要性,綜述了國內(nèi)外牙輪鉆頭保徑結(jié)構(gòu)的發(fā)展動(dòng)態(tài),強(qiáng)調(diào)了研究和應(yīng)用具有主動(dòng)切削功能的保徑結(jié)構(gòu)對(duì)牙輪鉆頭的重要性。

調(diào)查我廠生產(chǎn)的某型號(hào)鉆頭的使用情況，發(fā)現(xiàn)早期失效占鉆頭總數(shù)的65%，其中軸承失效約為70%，是影響鉆頭壽命的主要原因。解剖發(fā)現(xiàn)該批鉆頭的軸承潤滑不夠充分，原因是儲(chǔ)油系統(tǒng)存在不足。改進(jìn)了儲(chǔ)油杯的設(shè)計(jì)，提高儲(chǔ)油腔的壓力，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)充潤滑脂，使鉆頭的平均壽命達(dá)到70h左右。

進(jìn)行鉆頭鉆進(jìn)過程的仿真對(duì)于優(yōu)化鉆頭設(shè)計(jì)、提高破巖效率以及鉆頭選型都有著重要的應(yīng)用價(jià)值。以現(xiàn)場實(shí)鉆數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用"黑箱法"為鉆頭鉆進(jìn)巖石互作用仿真模型的基本建模方法,對(duì)決定鉆頭鉆進(jìn)性能的齒坑模型和牙齒吃入巖石的力-吃深模型進(jìn)行了仿真建模。并采用誤差梯度下降算法來估計(jì)不同鉆頭結(jié)構(gòu)和巖石性質(zhì)所對(duì)應(yīng)的模型參數(shù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆頭鉆進(jìn)過程的仿真。采用實(shí)鉆數(shù)據(jù)反演的建模思路有利于利用大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的完善,更好地反映現(xiàn)場的各種鉆井工況,使鉆頭破巖仿真技術(shù)在實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性上前進(jìn)一大步。

利用異形牙輪(非球形)單牙輪鉆頭幾何模型及計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),建立了鉆頭與井底巖石互作用仿真模型,編制了鉆頭與巖石互作用仿真分析軟件。由仿真計(jì)算得到了給定結(jié)構(gòu)參數(shù)的鉆頭與給定巖石互作用后的井底軌跡。通過鉆頭破巖實(shí)驗(yàn),得到了實(shí)際鉆井時(shí)的井底軌跡,它與仿真結(jié)果很相近,驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性,為鉆頭設(shè)計(jì)提供了有力的幫助。