钻头生产过程技术（共7篇）
钻头生产过程技术 篇1
PDC钻屑录井岩性识别技术研究与应用
由于PDC钻头与3A钻头在制造工艺和结构方面有着本质的区别，加之其特殊的破岩机理，导致PDC钻屑非常细碎（粒径最小达0.5-2.0mm或粉末状）；同时，由于PDC钻头机械钻速高、米钻时小，地质工岩样采集难以跟上钻头进度，造成岩性识别、分析化验挑样困难和剖面符合率低。因此，目前石油石化录井行业在钻达目的层时往往限制PDC钻头的使用，其原因可归纳为：①PDC钻头机械钻速高，给按地质设计实施岩屑录井带来了困难；②PDC钻屑细碎、岩性难辩，造成岩屑剖面符合率偏低，尤其是当油质轻、显示级别低时，易造成油气显示漏失；③PDC钻头使用井段砂泥岩钻时幅差不明显，尤其是在砂泥岩颜色相近、砂岩泥质含量高、粒径小、地层成岩性较差的层段，给借助钻时分层带来很大困难。
为此，开展PDC钻屑录井随钻岩性识别技术的研究，就是要在钻井采用新技术的条件下，保证录井能够不影响钻井技术的进步，齐全准确地收集各项录井资料，使地质录井各项技术指标如：油气显示的发现率、岩性识别准确率、地质剖面归位符合率等满足油田勘探开发工作的需求，使随钻录井岩性识别和油气显示快速评价解释技术进一步提高，提升油田的整体勘探开发效益。
一、PDC钻屑成因分析
1.金刚石钻头的分类（国内）
金刚石钻头由国外七十年代初研制成功，并于八十年代得到迅速发展，其显著的高钻速、低成本特点在实践中被钻井界证实和认可，因此获得广泛推广及普及。目前全国大部分油田都在使用 PDC钻头，具备不完全统计，全国近50% 探井 ,80%的生产都不同程度当地使用了PDC钻头。河南油田自 1987 年引进该技术以来，得到了广泛的推广和使用，钻井时效提高了 30-50%，不论给钻井公司还是给河南油田均带来了显著的经济效益和社会效益。从近期收集的中石化西部新区钻探资料看，PDC钻头的使用率达80%以上，但大多为非目的层段使用，如征1井使用FM256D型PDC钻头于3020.20-4616.90m井段，连续钻进1596.70m，纯钻进时间231小时，平均机械钻速7m/h，给提高钻井时效、降低勘探成本带来了显著的经济效益。
PDC钻头是人造聚晶金刚石复合片钻头（Polycrystalline Diamond Compact Bit）的简称，它是用聚晶金刚石复合片与硬质合金齿柱结合成切削元件镶嵌在钻头钢体或胎体上的优质钻头。国内主要的金刚石钻头生产厂家有江汉休斯和四川克里斯坦森钻头厂，另外还有部分小规模的地方、油田钻头厂及大专院校（石油大学、中国地质大学等）生产的各类金刚石钻头。其钻头类型分类见表。
厂 家
江汉休斯
四川克里斯坦森 R系列 PDC（Polycrystalline Diamond Compact）B系列 TSP（Thermally Stable Polycrystalline Diamond）P系列
S．M．Z系列 D系列 天然金刚石（Diamond）ND系列
2.PDC钻头的主要特点（1）钻头无活动部分(牙轮)。
钻进中无掉牙轮顾忌，可实现高转速安全钻进。（2）不同岩性适应性强。
针对地层情况，PDC钻头有不同的设计，如用于软地层，其钻头冠部外型呈长形或锥形；用于硬地层其钻头冠部外型呈圆形或抛物线形状。所以，适应范围比较广。（3）使用时间长。
采用聚晶金刚石镶齿，坚硬锋利，寿命长；一般一支PDC钻头入井的工作时间是普通钻头的五至八倍，减少了起下钻时间，降低了钻工的劳动强度，提高了钻井时效。（4）硬度高、破岩能力强。
金刚石的硬度最高，钻头强度大，钻进速度快，钻时均匀。
（5）破岩机理以切削和研磨为主。
PDC钻头所钻的岩屑细小，甚至呈粉末状，尤其是疏松砂岩则往往呈颗粒状出现。钻屑颗粒细小，便于泥浆携带，保持井底清洁。
（6）低钻压剪切均匀破碎，能够防斜、纠斜、稳斜。3.PDC钻头破岩机理
PDC钻头按其切削原理分为F型钻头和R型钻头，其中常用的是F型。F型钻头冠部形状分为：浅锥形、短抛物线形、抛物线形和鱼尾形四种形态；齿形多为圆形齿或楔形齿，破岩方式主要有剪切、预破碎、梨削和磨削四种。
剪切破碎：
从岩石破碎强度可知，岩石抗剪切强度远低于岩石的抗压强度（为抗压强度的0.09-0.15倍），PDC钻头正是利用岩石的这一特征实现其高速钻进，其破岩机理见图-3。PDC钻头切削力受力分析（首先做出以下基本假设）： ①地层岩石是塑性的；
②井底大体上平行于钻头轮廓面；
③单切削刃和全钻头之间有相似之处：钻速与切削刃吃入深度成正比，作用于单切削刃的法向力与钻压成正比；
④切削角忽略不计；
⑤PDC钻头切削刃的体积磨损与摩擦成正比； ⑥切削刃侧面摩擦力忽略不计。
在钻压P和扭矩力T的合力R作用下，生产一个沿剪切面由合力R产生的分力F（剪切力），当力F等于或大于剪切面积和岩石的抗剪切强度极限强度的乘积时，岩石就沿剪切面破碎。一般PDC钻屑颗粒大于其它类型金刚石钻头的钻屑，其钻头适合于中软——中硬地层。PDC钻头的切削刃是以切削方式来破碎岩石的，它在扭矩力的作用下，能自锐地切入地层、向前移动剪切岩石。在理想条件下，复合片刮切岩石时生成的岩屑会沿着金刚石表面上移，直至与复合片脱离，通过岩石在切削齿边缘处的破碎，钻头的切削能量得到高效释放。然而，在很多情况下，岩屑所承受的压力使其紧贴切削齿表面，从而生产阻碍岩屑移动的摩擦力。这种摩擦力往往可以积累到相当高的程度，以至于会造成岩屑在切削齿边缘的堆积。这种现象一旦发生，井底岩石的运移就不再是直接依靠切削齿的边缘，而是通过切削齿表面积累的岩屑自身来完成。这样，岩石的破碎和运移将需要消耗更多的能量，由此降低钻井效率。目前，PDC钻头制造工艺中采用了“黑冰”抛光切削技术（黑冰齿有高度抛光的外表面，其摩擦系数低得就象闪冰与冰的滑动一样），它是通过降低岩屑与切削齿表面之间的摩擦力，以避免岩屑在切削齿表面的堆积，以有效减少切削时的剪切力，显著改善岩屑的运移，提高钻井速度和钻井效率。
根据PDC钻头镶齿形态和受力分析，楔形刀翼设计增加了钻头表面的流道体积，有利于改进钻头水力性能，新的刀翼布齿方式使钻头心部更开放，容屑空间更大，减少钻屑在齿部的淤积，有益于改善钻头的清洗条件。在钻井现场可根据岩石成岩性（致密程度）情况，合理选择PDC钻头类型，一般，中软地层适合长齿，硬地层适合小齿。当钻头选型与岩石硬度不匹配时，有时会造成井筒返出岩屑成粉末状。如：B283井1945-1988m井段，岩屑呈稀糊状，无法捞取、清洗岩屑。
4.PDC钻头钻井带来的录井技术难题
（1）岩屑量少、岩屑细碎、岩性难辨、采样困难
不能准确判断地层岩石的矿物成份和结构，难于进行地层分层，使录井剖面符合率降低。岩屑细碎（粒径在0.5—2mm之间），现场挑样极为困难，挑样任务无法完成，难以开展地化、定量荧光分析化验工作。如下T4-2211井在快速钻进的700—1200m段，钻时一般2—3min/m，岩屑返出量极少，造成采样不足现象。（2）钻时与岩性的对应关系不明显
砂、泥岩钻时区别不大（图-4），利用钻时曲线划分岩性及分层不再准确，使传统的依据钻时辅助分层确定岩屑实物定名的方法难以满足现场地质录井工作的需要。
（3）岩屑混杂、难以清洗
岩屑混杂，给岩屑描述带来一定困难，特别在浅层影响更明显，利用PDC钻头资料难于进行随钻地层对比。如南阳凹陷的南76井，砂岩含量低，从录取的岩屑实物上看，井段1800—2020m段岩性基本无变化，泥岩含量在85—95%，砂岩含量在5—15%，很难区分岩性。另外，当单根钻杆钻时小，迟到井深与标准井深相差大，井筒内滞留岩屑多时，接单根时易造成岩屑混杂。如张34井：钻进井段1732.32—1741.93m单根时，用时15min，迟到时间为23min/m，当钻至1741.93m时井筒内滞留岩屑6m，接单根用时3.5min，不可避免造成了岩屑混杂、难以清洗。（4）烃损耗重、显示易漏
由于岩屑变得细小，增大了岩屑的比表面，降低了油气显示等级，增加了油气显示发现和评价的难度，使油气显示发现率和解释符合率降低。传统的捞砂方法是根据迟到时间算出岩屑到达时间，通过震动筛滤去泥浆，在振动筛后捞取岩屑、泥浆混合物，用清水搅拌冲洗后晾干。在PDC钻头下泥岩为糊状，疏松砂岩为分散的颗粒状，非常细碎，部分细微颗粒混入泥浆中不能及时在振动处分离，在除砂处直接混入泥浆池中，另一方面，在清洗过程中随剧烈搅拌与冲洗使细碎颗粒容易漏失。因此，录取的岩屑失真较严重，不能如实反映地下地质信息，极易造成漏失油气显示现象。（5）捞砂洗砂时间与钻井时间不配套
PDC钻头平均钻时1～4 min / m，快的时候不足1 min钻进一米，而采集一包岩屑样一般需要2-5min左右，当钻时小于采样时间时，既会造成采样困难，砂样的质量及代表性变差。
（6）钻速快、薄层显示难以识别。
由于钻时小、常规色谱分析周期长，给薄层显示的识别和评价带来了一定困难。综上所述：即便是同种类型的PDC钻头，在不同构造区块，其对各种地层的可钻性也不同，造成岩屑混杂、破碎程度也是不一样的。如下T4-2211井核二段的700—1000m井段，无论是泥岩还是砂岩，钻时一般为2—3min/m，岩石成岩性差，地层造浆严重，返出岩屑基本为泥糊状，砂岩含量很低，砂泥岩岩性很难区分。泌283井核三段的1100—1400m井段，泥岩、砂岩钻时一般为4—6min/m，岩石成岩性差，砂岩常呈分散状颗粒，粒径0.5—2mm，泥岩为糊状，砂岩含量较高，粒度大，砂泥岩钻时变化不明显。
从现场录井观察中发现，造成PDC钻头钻井条件下岩屑细小的原因主要有三方面的因素：
其一：造成钻屑细小的客观因素——地层。对于地层埋藏浅、岩石成岩性差、胶结疏松的地层，经PDC钻头的快速剪切、研磨破碎，加之上返不及时等造成钻屑细小、甚至为糊状。例如：王集、下二门、张店地区成岩性差的廖庄组、核桃园组核一段、核二段地层，双河地区的廖庄组、核桃园组核一段储集层等，随钻井液返出至地面的岩屑均为分散状矿物颗粒或泥糊，岩屑直径特别细小；另外，当所钻地层岩石致密、性脆，钻进中返出的岩屑也比较细小。这方面具有代表性的例子是安棚地区的安84井及安2017井，该区属深层系，储层砂岩特别致密，多为灰质胶结、性脆、易破碎，钻进中返出的岩屑呈细碎、分散状。
其二：钻头因素——PDC钻头（前已叙述，略）。
其三：钻井工艺、钻具组合因素——高泵压、大排量、满眼钻进。随着钻井工艺技术水平的提高，目前钻井中普遍采取高泵压、大排量（泵压高达15-20MPa、排量达1300-1500cc）钻进，在大水马力的作用下，加大了已破碎岩石的粉碎程度。另外，为防止钻进中的自然造斜，钻井施工中往往采用满眼钻进的手段来稳斜，钻头上部数十米长的近钻头直径的钻铤、扶正器等，减少了井壁与钻具之间的环形空间，加重了钻屑重复性碾磨的粉碎程度。
二、岩性识别仪矿场试验及应用效果
1.“岩性识别仪”识别岩性原理（1）岩石的放射性
岩石中含有的放射性元素，主要是由铀（U）、钍（Th）、钾（K）等放射性元素组成，所以岩石的放射性强度取决于放射性元素的类别和含量。238U的半衰期为4.5×109a，232Th的半衰期为1.42×1010a，40K的半衰期为1.25×109a。
一般条件下，按照放射性的强弱可把沉积岩分成以下几类：
放射性物质含量高：放射性软泥、红色粘土、黑色沥青质粘土的放射性物质含高。海绿石砂岩、独居石、钾钒矿砂砾岩等具有高放射性含量。
放射性物质含量中等：浅海相和陆上沉积的砂质岩石，如泥质砂岩、泥质石灰岩、泥灰岩等。
放射性物质含量少：砂层、砂岩、石灰岩等。放射性物质含量很少：硬石膏、岩盐、煤和沥青等。（2）“岩性识别仪”设计原理
利用岩石矿物中的自然放射性（γ射线），借助伽玛射线探测器检测被测PDC钻屑中的自然伽玛射线强度，并依据沉积岩的自然放射性强弱变化规律，通过仪器标定，定性鉴别被测样品的岩石类别。以此达到提高岩屑录井技术含量和提高岩屑定名准确性的目的。
2.“岩性识别仪”性能技术指标
①样机体积小（80cm×50cm×40cm 重95kg）、结构简单、易操作，维修方便。②线性好：R2=0.9883 ③样品检测重复性误差小：平均误差＜5% ④样品检测灵敏度高：> 10g ⑤样品分析周期可选（30秒、60秒、90秒、120秒、180秒）、分析周期短。由于泥岩的伽玛值高，砂岩的伽玛值低，样机采用岩屑包围晶体，利用金属铅对伽玛射线的屏蔽能力，将岩屑与晶体用铅罐密封，通过光电倍增管将电信号放大并进行伽玛计数，在设定时间段内自动求得平均值。应用表明：尽管同一岩屑每秒的伽玛计数值不一样，但在90s、120s、180s各时间段内的平均值重复性很好，误差在一个计数点左右，误差率3—5%，用标准的砂泥岩样自0—100%混合进行检测，线性关系较好，方差在0.99左右。
3.PDC钻屑泥质含量估算方法 首先用自然伽玛相对幅度的变化计算出泥质含量指数IGR： IGR=（GR目的－GRmin）／（GRmax－Gamin）1≥IGR≥0 式中：GR目的——目的层自然伽玛幅度（或混合样品）； GRmax——纯泥岩的自然伽玛幅度；
GRmin——纯砂岩的自然伽玛幅度。用下式将IGR转化成泥质含量Vsh：
Vsh={（2G×IGR－1）／（2G－1）}×100%
100%≥Vsh≥0 式中：G—希尔奇指数，可根据实验室取心分析资料确定（参考北美第三系地层取G=3.7、老地层=2）。
4.“岩性识别仪” 矿场试验及应用效果 样机经室内调试、检测，分别在下T4-2211井、B283井等二口进行了现场实验，并取得了初步成果。
三、PDC钻头岩屑录井技术对策
1.岩屑捞取与清洗
从现场岩屑录井过程看，除不可抗拒的钻头和钻具结构因素外，对于振动筛的振动、岩屑清洗时的水冲、搅动力度、频度等也加重了钻屑的粉碎程度，尤其是对疏松的砂砾岩储层和含油砂岩，更减少了有效成分的含量，严重时可能会造成岩屑采集量不足、油气显示难以发现等。因此，解决这一问题的有效办法是对含泥浆岩屑清洗时要用小量、缓冲、缓倒、轻搅拌，切忌急水、猛冲、快倒、急搅拌，从而保证细碎的真岩屑不被人为冲掉，达到保障岩屑具有代表性的目的。
在晒样、烤样时，切忌在岩屑未滤干水分的情况下，过多地翻动，以免造成岩屑表面模糊；在岩屑收样装袋时，应尽量将细小的真岩屑装入袋中，减少各个环节的技术损失。当然，要严、细、全、准地做好这些工作，给地质采集工增加了较大的工作量，特别是使用PDC钻头采用螺杆加转盘复合钻进时，钻时快，一个采集工既要记录钻时，又要按要求取准岩屑，就需要增加人员，进行双岗作业，才能确保细小岩屑录井工作的准确性。
2.岩屑分选筛样描述
岩屑颗粒大小对岩性描述的影响很大，一般2-5mm的岩屑肉眼易观察和识别，而对0.5-2mm或粉末状岩屑则肉眼很难进行观察和描述，一包岩屑中很大的岩屑往往是掉块假岩屑。因此，为了有效区别真假岩屑，B283井采取洗净岩屑过筛的办法，即利用1、3、5mm孔径的筛网分别对样品进行预处理，首先将大于5mm的假屑剔除，然后根据整包岩屑总体颗粒的大小，用1或3mm的筛网进行筛析，最后对筛析后的真岩屑采用Ι-SCOPE显微镜显微观察描述的方法进行定名，该方法取得了较好的效果。
3.PDC钻屑混合样氯仿浸泡荧光定级
B283井2150-2345m、2422-2486m井段，对具荧光显示的粉末状岩屑，用天平称取1克混合样，加入5ml氯仿浸泡，密封2小时后，经系列对比观察定级。实践证实，利用该方法增加了PDC钻屑的油气显示发现率，达到了提高岩屑录井质量的目的。该方法使用时要注意，对泥浆受污染造成的假异常要慎重，以避免误导岩屑描述。如在南83井的录井施工中，在井深2186m—2189m气测发现异常，而砂岩、泥岩钻时均在9—11min/m之间变化不明显，捞取的岩屑岩性为呈分散状浅灰色粉砂岩，荧光直照暗黄色，取出砂岩滴照呈黄色不均匀斑点，系列对比为9级；砂岩含量极少，由于该井区距物源区较远，储层整体物性较差，其岩性均为粉、细砂岩，加上使用PDC钻头，返出的砂岩呈极为细小的分散状颗粒；针对这种情况，我们加强了荧光录井工作，对目的层段每米储集层均进行荧光滴照分析，及时、准确地落实了该井的油气水显示。4.PDC钻屑混合样氯仿喷洒法
针对轻质、凝析油储层粉末状、难分离（湿样）PDC钻屑，可将钻屑置于普通荧光灯或岩性识别仪下，采取PDC钻屑混合样氯仿喷洒的方法进行观察，也可在一定程度上提高油气显示的发现率。
5.加强气相色谱录井
利用气测录井随钻时实检测的技术优势，尤其在各别井、局部井段（如B283井1100—1400m井段）返出岩屑呈稀糊状时（岩屑量极少、难以清洗），利用气测全烃检测有效地检测到二层1-2m的薄层荧光砂岩（岩屑中无显示）。
6.及时测定迟到时间
岩屑迟到时间的准确性直接影响到岩屑剖面与测井深度的系统误差，决定着岩屑剖面的合理归位。因此在使用PDC钻头钻进过程中，要经常实测迟到时间（50m/1次），采用接近钻屑密度、颜色与钻屑反差较大的实物进行迟到时间的测定，以保证捞样时间的准确性。
7.加强钻井与地质录井的横向协作
由于钻头、钻井工艺、钻具组合与地层的配置等因素影响，当振动筛后难以采集岩样时，现场地质师要认真分析原因，若是因钻具结构、钻头选型不合理、泥浆携砂能力差或振动筛网孔径过疏等工程因素，则应建议钻井调整钻头类型、泥浆性能、更换筛布。
钻头生产过程技术 篇2
1 深部地层岩性分析
在深部地层钻井主要存在地层硬、地层温度高、岩石可钻性差等难点, 泉二段以下地层可钻性级值为4-10.5级, 硬度为2000-5000MPa;尤其营城组地层岩性主要为砾岩和火山岩, 可钻性级值8-10级, 硬度3000-5000MPa, 地层研磨性极强, 而且井段长达1500m以上, 目前PDC钻头在这些层位还难以穿越, 深部地层岩性及可钻性如表1所示。
2 深井钻头序列
通过对高温高压下砂砾岩和凝灰岩力学性质的影响规律研究, 以及深部地层埋深进行统计分析, 优选出深部地层钻头序列如下。
3 主要钻头特点及使用高指标
3.1∮311 mm M1955SRPDC钻头
深井二开技套一般封固到泉一段地层, 平均下深达到2900米左右。而泉二段以下地层还没有合适的PDC钻头, 只能使用牙轮钻头完钻, 在原有PDC钻头结构的基础上, 重新设计M1955SR型号的PDC钻头, 在深井泉头组地层Ф311mm井眼使用, 取得了较好的效果。X年现场试验了5口井, 累计进尺2410.77米, 平均机械钻速4.72米/小时, 单只钻头平均进尺482.15米, 改进后效果十分明显。
3.2∮311 mm M1366SRPDC钻头
针对深井泉二段以下地层还没有合适的Ф311mm PDC钻头, 严重影响深井施工进度的实际, 对∮311 mm PDC钻头做了以下改进:刀翼由5刀翼改为6刀翼, 采用抛物线型冠部, 这种冠部形状载荷分布均匀, 无明显过度区, 减少了钻进扭矩;改进后的∮311 mm M1366SR钻头配合螺杆钻具, 在古深2井钻进井段2940.02-3250.00米, 采用复合钻井, 进尺309.98米, 机械钻速2.57米/小时, 效果好于引进钻头。与牙轮钻头相比, 进尺提高80.55%, 机械钻速提高107.26%。而且首次实现了深井3000米以上技套国产∮311 mm PDC钻头完钻。
3.3∮216mm M1365RPDC钻头
在2005年推广使用瑞德公司DSX系列PDC钻头的基础上, 针对该钻头使用过程中出现的返砂不畅, 起钻困难等缺点, 将原来的全封闭保径改为半封闭保径, 减少了复杂情况, 提高了施工效率。同时设计应用了M1365R型PDC钻头, 在深井泉一段至登四段地层应用, 接近引进钻头使用效果, 而价格仅是引进钻头的一半, 具有很好的性价比。实现了国产PDC钻头在深部地层应用的突破。
3.4 HJT537GK牙轮钻头
近年来随着φ311井眼钻进深度的增加, 大井眼钻进速度问题十分突出, PDC钻头已不能完全解决φ311井眼钻井速度问题, 进而优选了大覆盖布齿HJT宽齿系列牙轮钻头, 与常规型号钻头相比, 宽齿钻头即提高了牙齿的破岩能力又增强了牙齿的强度, 能适应更高的钻压而不掉齿, 针对二开高塑性泥岩可以强化参数钻进, 提高钻进速度。与使用普通牙轮相比, 各项指标有了较大幅度提高, 进尺平均提高了95.43%, 寿命平均提高了65.23%, 机械钻速平均提高了11.78%。机械钻速的提高对于缩短钻井周期和加快深井勘探速度起到了至关重要的作用。
3.5 HF647GH牙轮钻头
针对营城组地层, 钻头使用过程中出现的钻头缩径、磨心、牙齿磨损严重、断掉齿等问题, 对江汉牙轮钻头进行了改进:一是优选牙齿材料, 增强了牙齿的抗冲击和抗研磨性能;二是采用双排背锥, 背锥和外排齿间隔镶装金刚石复合齿, 强化了钻头保径;三是采用锥球形内排齿, 球头形外排齿, 破岩效率得到了加强, 减少了钻头断掉齿问题;HF系列钻头融合了硬地层破岩领域先进的切削与保径结构设计、材料技术。尤其材料技术的进步, 提高了切削元件的耐磨性与抗冲击性, 牙掌轴承表面堆焊硬合金层, 牙轮轴承镀银, 提高了承载能力和抗咬合能力。有效地解决了硬地层钻进过程中易缩径、机械钻速低、牙轮壳体易磨损等问题。改进后的钻头应用取得了较好的效果, 钻头进尺提高了10%, 钻头使用时间提高了43%, 起出钻头没有严重缩径和磨心现象。
4 结论
通过深部地层岩性和可钻性分析, 完善了深部地层的钻头序列, 同时对某些钻头进行了个性化设计, 使钻头进尺和机械钻速都有很大的提高。但是深井钻头选型与使用技术不是一朝一夕就可完成的, 还存在很大的缺陷, 需要科技人员与现场施工人员共同努力, 不断创新, 使深井提速工作更上一个台阶。
摘要：在深部地层钻井主要存在地层硬、地层温度高、岩石可钻性差等难点, 通过对深部地层岩性和可钻性分析, 进行了钻头序列优选, 在现场施工中见到了良好的效果, 使单只钻头进尺和机械钻速都有了很大的提高。
关键词：钻头选型,使用,深井
参考文献
如何掌握孔加工中的钻头刃磨技术 篇3
摘 要：标准麻花钻刃磨是从事机械类专业学生必须掌握的一项基本技能，只有掌握了麻花钻的刃磨方法，在生产实践中，才能利用标准麻花钻合理刃磨高生产率、高加工精度、适用性强、寿命长的各种群钻。
关键词：标准麻花钻；基本技能；刃磨方法
钳工加工孔的方法主要有两类：一类是用麻花钻、中心钻等在实体材料上加工出孔；另一类是用扩孔钻、锪钻等对工件上已有的孔进行再加工。标准麻花钻是加工孔的主要刀具之一，因此，标准麻花钻刃磨是从事机械类专业学生必须掌握的一项基本技能，只有掌握了麻花钻的刃磨方法，在生产实践中，才能利用标准麻花钻合理刃磨高生产率、高加工精度、适用性强、寿命长的各种群钻。
1 认真备课，做好课前准备工作
1.1 教師必须认真备课，合理组织教学内容
根据学校实际教学开展情况，进一步梳理技能训练教材和工艺学教材的配合关系，在教学内容设计上力求同步，充分发挥工艺学对技能训练的支撑作用，从而适应理实相结合的教学模式。教师应按照课程标准、授课计划以及实训教学基本要求对实训过程进行精心周密的设计。要充分了解学生的学习基础及先修课程的教学情况，认真考虑理论与实践的衔接，合理组织教学内容，认真撰写实训教案，使全体学生在规定的时间内达到大纲规定的教学要求。
1.2 分析重难点，确定教学步骤
分析和研究教材内容的过程中，必须要找出本课题的重点和难点，本课题的重点是钻头的刃磨方法，难点是钻头的几何角度。如果仅按照实训教材的内容进行教学工作，学生是很难掌握钻头刃磨方法的，因为理论教学和实训教学有时是不同步的，若不了解学生进度仅按实训教材内容讲解，是很难完成教学要求的。笔者认为实习教师要应从以下几方面入手，才能更好地实现教学目标。先要介绍钻头的主要参数；其次介绍确定刀具切削角度辅助平面；再次介绍刀具的几何角度等；最后讲解刃磨要求。
1.3 确定教学方法，做好准备工作
实训课开课前，一是要通过网络资源收集优秀课件，教学资料，借鉴他们关于该课题教学中的成功手段和教学方法；二是教师和管理人员要做好一切准备工作，包括检查仪器、设备运转是否正常，检查安全设施、备齐实训用耗材和工量卡具等。教师对实训目的、要求、内容、步骤、设备等做到心中有数。
2 课堂讲解要清晰、教学手段要合理
本课的教学目标虽然是钻头的刃磨方法，但经过多年的教学实践和不断地摸索，认识到如果学生不了解钻头各参数的名称及作用，盲目的把大量的时间用在练习上，是很难掌握钻头刃磨方法的。因此，在教学过程中，首先讲解钻头刀面、刀刃的名称及功用，并且采用实物（φ20～φ30钻头）来说明，这样可以增加同学们的感性认识，提高学习的兴趣，降低学习的难度；在讲解确定刀具切削角度的辅助平面和刀具的几何角度时，根据麻花钻的刀面是复杂的曲面，角度是变化和抽象的特点，钻头教具外缘处的前角、后角都已制作出来，所以笔者采用了教具来说明，使大家感觉到这些表面和角度是真实存在的。
3 示范要准确，指导要及时
3.1 示范要准确，动作要熟练
实习教学工作是一个复杂的教学过程，要求实习教师必须具备较全面的素质，既具备一定的专业理论知识，还要有较高的操作水平和管理学生的能力。目前，每班学生大多在50人，教师示范前，先要划分小组，这样观看起来比较清楚、安全。教师示范的姿势要正确，刃磨部位要准确，动作要熟练。在讲解钻头刃磨步骤时，笔者对每一个操作步骤都做了详细的介绍：
①刃口要与砂轮面摆平。磨钻头前，先要将钻头的主切削刃与砂轮面放置在一个水平面上，也就是说，保证刃口接触砂轮面时，整个刃都要磨到。
②钻头轴线要与砂轮面斜出60°的角度。
这个角度就是钻头的锋角，此时的角度不对，将直接影响钻头顶角的大小及主切削刃的形状和横刃斜角。这里是指钻头轴心线与砂轮表面之间的位置关系，取60°就行，这个角度一般比较能看得准。
③由刃口往后磨后面。
刃口接触砂轮后，要从主切削刃往后面磨，也就是从钻头的刃口先开始接触砂轮，而后沿着整个后刀面缓慢往下磨。钻头切入时可轻轻接触砂轮，先进行较少量的刃磨，并注意观察火花的均匀性，及时调整手上压力大小，还要注意钻头的冷却，不能让其磨过火，造成刃口变色，而至刃口退火。发现刃口温度高时，要及时将钻头冷却。
④钻头的刃口要上下摆动，钻头尾部不能起翘。
这是一个标准的钻头磨削动作，主切削刃在砂轮上要上下摆动，也就是握钻头前部的手要均匀地将钻头在砂轮面上下摆动。而握柄部的手却不能摆动，还要防止后柄往上翘，即钻头的尾部不能高翘于砂轮水平中心线以上，否则会使刃口磨钝，无法切削。
⑤保证刃尖对轴线，两边对称慢慢修。
一边刃口磨好后，再磨另一边刃口，必须保证刃口在钻头轴线的中间，两边刃口要对称。
3.2 巡回指导要及时，解疑答难要耐心
①教师要对学生的人身安全和实训设备的安全负责。每天训练前，要对学生进行安全教育和提醒，发现违反操作规程的现象要及时制止，随时随地对学生进行安全教育，防止发生人身事故和设备事故。
②巡回指导时要做到多转、多看、多问、多教。多转是指教师在巡回指导期间要多走动巡视，及时发现学生训练中存在的问题；多看是指在巡视过程中注意观察学生的操作，及时纠正错误，对正确、规范的要多表扬；多问是指在巡视时，多询问、多考核学生，及时了解学生的掌握情况；多教是指针对学生在学习训练中存在的问题，及时采取相应教学措施，提高学生的操作技能和应用能力。
③巡回指导时可以个别指导，对有共性的问题也可以集中指导。要善于发现和培养优秀生，同时也要注重因材施教，帮助后进生。
④教师要和学生加强沟通，及时了解学生的意见和要求，以便改进教学工作。注意汇集学生所提的问题，作为改进教学方法及进行指导的参考。
参考文献：
石英砂岩金刚石钻进钻头的选择 篇4
本文介绍了在石英砂岩地层金刚石钻进钻头结构选择的一些原则,仅供业内同行借鉴和参考.
作 者：穆克恒 作者单位：中国建筑材料工业地质勘查中心河南总队,河南,信阳,464000 刊 名：中国非金属矿工业导刊 ISTIC英文刊名：CHINA NON-METALLIC MINING INDUSTRY HERALD 年，卷(期)：2008 “”(3) 分类号：P619.233 P634.5 关键词：石英砂岩 金刚石钻进 钻头选择★ 独一无二怎么造句
★ 张家界导游词
★ 石英灯是什么？石英灯的特点
★ 雅丹地貌的导游词
★ 黄土高原的三种地貌
★ 嵩山地貌实习报告
★ 独一无二简短个性签名
★ 独一无二高中作文
★ 独一无二的爸爸
钻头觅缝的近义词反义词造句 篇5
2、他钻头觅缝，拍马屁的.行为，我们早就知道了。
3、你又不是没有才能，干嘛总是钻头觅缝啊。
4、为了打击对手，他整日钻头觅缝，寻找时机。
5、小王钻头觅缝的本领可是在公司数一数二的。
6、如果不钻头觅缝，我们怎么能够发现对手的弱点呢。
7、面对他的刁难，我总是一笑了之，等我钻头觅缝找到你的弱点，有你好看。
8、社会上总是有一些钻头觅缝的人，不好好努力上班，却想着怎么快速升职。
9、虽然我看不惯他这种钻头觅缝的行为，但是他确实为大家办了不少好事。
10、班长总是钻头觅缝的跟老师接触，希望多得到老师的认可。
11、他这种钻头觅缝的行为，实在可耻，我做不来。
12、原来你一点没有变，还是那个钻头觅缝的小子。
钻头生产过程技术 篇6
1.1 钻眼速度快
据实际测算, 在粉砂岩、炭质泥岩 (f=4) 中, 钻眼速度可提高16%;在薄至中厚层砂岩 (f=6-8) 中, 钻眼速度可提高38%;在厚层石英砂岩 (f=10-12) 中, 钻眼速度可提高49.6%以上。采用小直径钻头钻眼, 能够提高单位时间内的钻眼速度, 从而节省钻眼时间, 减少用风量, 有利于降低电耗。据统计, 单从提高打眼速度, 减少压风用量方面, 节约电耗为7.8元/m。
1.2 提高单班进尺和工效
钻头、药卷、铭杆技术能充分发挥钻眼速度快, 循环打眼时间短的优势。在适当加深循环炮眼深度和采用小药卷藕合装药的情况下, 爆轰波直接作用于眼壁, 可改善爆破效果, 提高循环进尺。据实测, 班循环进尺由原来的0.770m提高到0.99m, 增幅27%;掘进工效由原来的0.123 m /工提高到0.189m/工, 增幅53.2%。
1.3 降低材料消耗
通过跟班实测和统计数据表明:炸药每米降低消耗26.2%, 雷管每米降低消耗9.25%, 钻头每米降低消耗53.5%;;以上三项材料费用合计, 消耗由103元/m降低为68.34元/m, 降幅31.1%。仅从电耗和主要材料消耗两项, 每米岩巷掘进就可节约39.57元/m。
2 钻头、药卷、铭杆技术有利于提高工程质量
为了更好地应用推广好岩巷钻头、药卷、铭杆掘进技术, 并做好和现行常规掘进技术的比较, 对常规掘进技术和钻头、药卷、铭杆掘进技术的爆破效果进行现场调查和比较的结果日下。
2.1 使用常规掘进技术时的爆破情况
对使用常规技术的18个掘进队中的8个进行爆破效果情况调查。根据现场测定记录, 所测定的9个循环作业掘进面的爆破效果如下:
(1) 总进度为6.21m, 爆落岩体36.5.00m3。
(2) 平均炮眼利用率为64.9%, 其中69%-79%的2个, 58%-69%的5个, 49%-59%的2个。
(3) 断面形状:基本符合设计要求的3个, 欠挖的4个, 欠挖最多的0.67m3, 超挖的2个, 超挖最多的0.46m3。
(4) 毛断面宽度:两帮超挖的1个, 一帮超挖的3个, 超挖最大的一帮0.29m;两帮欠挖的3个, 一帮欠挖的2个, 欠挖最大的一帮0.45m。
(5) 毛断面高度:腰线至顶帮超挖的3个, 超挖最高的0.53m;欠挖的2个, 欠挖量最大的0.39m;腰线至底板基本符合要求的有4个;超挖的3个, 最大超挖量为0.15m, 欠挖的2个, 最大欠挖量为0.43m。
从爆破效果统计结果看:炮眼利用率80%以上的没有, 70%-80%只有2个, 占调查统计工作面总数的22%;超欠挖的工作面率达到78%。由于断面高度和宽度不够, 不能一次成巷, 需扩帮或挑顶补炮, 而超挖带来多出砰, 增加了不必要的充填量, 造成返工耗时和材料消耗及增加了不安全的因素。
2.2 推广应用钻头、药卷、铭杆掘进技术的爆破情况
对9个实行钻头、药卷、铭杆技术的掘进队进行调查, 据现场测定记录得出所测定的9个循环作业掘进面的爆破效果如下:
(l) 总进度为9.06m, 爆破落岩体55.62m3。
(2) 平均炮眼利用率为84.1%, 其中71%-80%的1个, 81%-85%的4个, 86%-90%的3个, 91%-92的1个。
(3) 断面形状:基本符合设计断面要求的7个;超挖的1个, 超挖量为0.25m3;欠挖的1个, 欠挖量为0.3m3。
(4) 毛断面宽度:8个面基本符合设计要求, 两帮都超、欠挖的没有;一帮超挖的1个, 超挖量为0.17m3。
(5) 毛断面高度:腰线至顶板基本符合设计要求的8个;超挖的1个, 超挖量为0.16m;腰线至底板的几乎全部符合设计要求。
应用“三小”技术的作业面爆破效果与常规技术相比, 前者获得了明显的效益:炮眼利用率由原来的65, 9%, 提高到84.1%;断面形状基本符合设计率达87%, 比常规技术增加45%;毛断面高、宽设计率均达87%, 与常规技术比较, 高、宽设计率分别增加65%和76%。
从上述比较表明, 使用钻头、药卷、铭杆技术的炮眼利用率、形成的断面与设计率吻合状况都比常规技术提高;爆破后的断面高、宽度及超欠挖量均符合质量标准。
3 钻头、药卷、铭杆掘进技术有利于安全作业
采用钻头、药卷、铭杆技术的岩巷掘进工作面, 其小直径为32mm, 钻头定位准确、开眼容易、成孔质量好, 能更好地保证按设计打眼、严格按设计施工, 可适当增加周边眼的数量。由于采用小直径药卷, 炸药能量分布均匀。因此对围岩破坏程度减轻, 爆破后的巷道轮廓面成型规整, 巷道顶和两帮很少出现炮震裂隙及浮石, 增加了围岩的自身承载能力。从而改善了巷道掘进的顶板管理条件。
在近一年半的钻头、药卷、铭杆推广试用中, 从未发生过顶板事故, 实现了安全施工。而同期的其它未应用钻头、药卷、铭杆技术的施工, 却因顶板条件较差, 加上管理不善发生了三起重伤事故, 重伤3人。另外由于巷道成形规整, 喷浆材料也有不同程度的降低, 据粗略统计, 喷浆用料可降低约30%。
4 结论
岩巷钻头、药卷、铭杆掘进技术, 只在原常规掘进技术中改变了“钻头、药卷、锚杆”的直径。不用增加投入, 不用改变操作工艺而减轻了劳动强度。
从试用表明:使用岩巷钻头、药卷、铭杆掘进技术有一快 (打眼速度较直径42mm钻头提高16%~49%以上) ;两高 (班循环进尺提高27.8%, 工效提高53.2%) ;两低 (材料消耗低、成巷成本降低) ;一好 (综合经济效益好) 等优点。
摘要：以钻头、药卷、铭杆为特点的极进和支护施工技术。实践证明, 它是提高巷道掘进效益, 确保工程质全的有效途径。
钻头生产过程技术 篇7
胜利油田目前已进入开发中后期, 低产层、超薄油层等难动储量的有效开发对增储上产具有重要意义。对油田的开采有一定的难度, 需要提高钻井技术水平。因为以往采用水平井钻井技术无法准确深入到薄油层, 造成难以控制井眼轨迹的情况发生。对于此种情况采用近钻头测量技术能够精准的确定井眼轨迹, 并对其进行及时的调整, 促使井眼能够准确的中靶, 并穿行于储层中的最佳位置, 实现真正意义的地质导向, 从而合理控制井眼轨迹并提高砂岩钻遇率。因此, 采用先进的近钻头测量技术能够有效克服钻井中的技术难题。
2 近钻头测量技术
2.1 近钻头测量技术的特征及作用
该项技术的特征用近钻头测量和随钻控制手段来保证实际井眼穿过储层并取得最佳位置, 可根据接近井底实际数据来控制井眼轨迹, 给钻头装上“眼睛”。
利用近钻头测量技术可提高井眼轨迹控制精度, 提高砂岩钻遇率, 提高产量;开发超薄油层及各类复杂油气层, 提高油层动用程度, 为复杂地层、薄油层的开发提供先进的工具。
2.2 近钻头测量技术的国内外现状
近钻头测量技术是国际钻井界于20世纪90年代发展起来的一项钻井高新技术, 体现了现代钻井技术与测井、油藏工程技术的结合。
国外现状:目前在国外近钻头测量技术已经呈现一种被垄断情况。因为近钻头测量技术对于生产石油的公司有非常重大的作用。所以自Schlumberger公司于1993年推出了IDEAL系统以后的时间期当中, 近钻头测量技术不断的研究和开发, 最大限度的使近钻头测量缩短测点与井底之间的距离。目前在国外比较成熟的地质导向系统主要是Schlumberger公司的地质导向IDEAL系统、Baker-Hughes公司的Navigator-TM系统和Halliburton公司的GeoPilot系统。当前在国外只有三个石油公司拥有使用对该项技术的权利, 其他公司只有通过支付高昂的服用才能够运用技术服务, 因为近钻头测量技术只允许进行高价技术服务而不出售仪器。
国内现状:相对于过国外的近钻头测量技术的发展情况而言, 国内的近钻头测量技术的发展是比较落后, 因为当前国内只有北京钻井院和大庆钻井院拥有近钻头地质导向系统。
尽管国内近钻头测量技术发展比较缓慢, 但是对于此项技术的研发也取得很大程度的突破。因为北京钻井院自从1999年开始地质导向系统CGDS-1的联合科研攻关, 2001年该课题被列入国家经贸委“十五”重大装备研制项目。立项至今, 课题研究取得了重大突破。此项技术在实际的应用中有非常良好的表现。对此, 北京钻井研究院已经做过具体的实际调研。当前, 国内的近钻头测量技术已形成Φ172和Φ203两个系列, 该系统包括:CGDWD无线随钻测斜仪、CAIMS测传马达和CFDS地面信息处理与决策系统, 配置了近钻头井斜、方位伽马、方位电阻率和近钻头电阻率参数, 测点距离井底2.5 m~3.3 m。地质导向系统CGDS-1打破了国外公司的技术垄断, 填补了国内空白。
大庆钻井院是在2007年开始近钻头地质导向系统的研发, 在以北京钻井研究院研究成果的基础, 在不断提高的科研水平下进一步对近钻头测量技术进行更为系统的、详细的、合理的技术手段攻克近钻头测量技术难题, 历经三年的努力攻关, 攻克了7项关键技术, 取得了五项创新, 成功地研制了一套井斜、方位伽马和方位电阻率三参数测点均小于1m (井斜0.88 m、方位伽马0.93 m、方位电阻率0.98 m) 的DQNBMS-Ⅰ型近钻头地质导向系统, 并形成一套该系统的测量工艺技术。目前, 这套系统的测量工艺技术已经通过实践的证明, 确定其实用性非常良好, 可以在石油开采方面广泛应用。
3 胜利油田地层特征
胜利油田一些区块在水平井钻井过程中经常遇到在增斜段或水平段不增斜的砂岩, 即“流沙层钻”。遇到“流沙层”时, 井斜角不增大。造成造斜段造斜率达不到设计要求, 严重影响井眼轨迹控制和中靶;或者中靶后进入“流沙层”储层, 钻进水平段时, 连续滑动钻进井斜角增大, 导致垂深不断增大, 进入油层底水, 影响开采效果。有的井还会因此填井侧钻, 延长了建井周期。
4 胜利油田开采中应用近钻头测量技术的前景展望
当下, 在国内已经有石油公司将近钻头测量技术应用与实际的生产工作中, 从经济的角度来说, 采用近钻头测量技术对于企业经济效益的提高起到积极的促进作用, 而从工作效率的角度来说, 采用近钻头测量技术能够有效的近钻确定穿实际井眼穿过储层并取得最佳位置。所以说, 应用近钻头测量技术能够取得显著技术效果和重大经济效益。
胜利油田内大面积的低产层、超薄油层等难动储量待开发, 在实际研究开采油田中明确油层薄的特点, 给钻井施工带来了相当大的难度, 由于FEWD测量仪器测量位置距钻头20m左右, 要想再进一步提高轨迹控制精度是很难的, 导致每次油藏丢失之后, 可减少30 m左右的非生产进尺。因此, 胜利油田急需先进的近钻头地质导向系统解决砂岩钻遇率低的问题, 积极的应对问题, 采取有效的措施, 从而满足油田开发的需求。对于胜利油田以往采用的水平井钻井技术来说, 近钻头测量技术更加具体有实用性和经济性, 有效的解决胜利油田开发方面的难度, 提高石油企业的经济效益。从各个方面看来, 近钻头测量技术在胜利油田将具有广阔的市场应用空间。
5 结论
(1) 近钻头测量技术可指导井眼轨迹的及时调整, 从而保证实钻轨迹位于油层内理想位置, 并避免局部全角变化率过大的现象发生;
(2) 具有近钻头参数的地质导向系统在每次油藏丢失之后, 可减少非生产进尺, 这对于经济钻井十分关键;
(3) 国内的近钻头地质导向系统已基本成型, 需要进一步的科研攻关, 形成成熟的技术, 并对产品进行产品化、系列化, 以满足油田开发的需求;
(4) 近钻头测量技术在胜利油田将具有广阔的市场应用空间。
参考文献
[1]杨志坚等.近钻头测量技术及其在我国油田开发中的应用前景[J].石油仪器, 2010, 24 (5) :70-71, 74
[2]黄文军等.近钻头地质导向钻井技术在江苏油田应用初探[J].设计与研究, 2012, 39:44-47, 131