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钻井钻头分类及作用

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钻头(DrillingBit)是油气钻井、地质钻孔中用来破碎岩石以形成井眼的工具。钻头在旋转时具有冲击、压碎和剪切破碎地层岩石的作用。

钻头的种类非常多,单按类型划分,就可分为刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头和PDC钻头四种。按功用分为全面钻进钻头、取心钻头和特殊工艺用钻头(比如扩眼钻头、定向造斜钻头等)。

牙轮钻头的结构由本体、牙轮、轴承和喷嘴构成。按牙齿类型可分为铣齿(钢齿)牙轮钻头、镶齿(牙轮上镶装硬质合金齿)牙轮钻头;按牙轮数目可分为单牙轮、双牙轮、三牙轮和多牙轮钻头。国内外使用最多、最普遍的是三牙轮钻头。铣齿轴承工作时间短,镶齿轴承是密封的,使用时间超百小时。由于牙轮钻头具有不同的牙齿设计和轴承结类型,牙轮钻头能够适应软、中、硬的各种地层。特别是在喷射式牙轮钻头和长喷嘴牙轮钻头出现后,牙轮钻头的钻井速度大大提高,是牙轮钻头发展史上的一次重大革命。

金刚石钻头是靠镶嵌在钻头胎体上的金刚石颗粒用来破碎岩石的钻头。其结构由钢体、胎体、水眼及水槽、金刚石组成。金刚石钻头适用钻中到坚硬、研磨性地层和涡轮钻井、深井超深井钻井以及取心作业。

PDC钻头,全你聚晶金刚石复合片钻头。PDC钻头用聚晶金刚石(薄圆片状)做成小型切削块镶装或烧结到钻头体上而形成的。由钻头本体、钻头切削齿、喷嘴及排屑槽等几部分组成。PDC钻头为一整体式钻头,没有轴承等活动零部件,结构简单。PDC钻头以切削方式破岩,具有钻速快、寿命长、进尺高等优点,在软到中硬地层中使用效果最好,早期不适合钻砾石层和软硬交错地层。但是随着技术发展,目前PDC钻头已能够用于钻硬夹层和长段的硬岩地层了。PDC钻头正越来越多地在不同地质条件下选用。

刮刀钻头结构可分为:上钻头体、下钻头体、刀翼和水眼。在钻泥岩和页岩等软地层中有很高的机械钻速和钻头进尺,在钻遇较硬地层或软硬交替夹层时,钻头吃入困难,钻井效率低。刮刀钻头具有结构简单、制造方便,成本低的特点。

钻井的钻头选择与钻井的效率和质量存在直接关系,在选择时应依据钻井地层的实际情况进行。




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