金刚石增强复合齿提高了牙轮钻头的性能

本文通过大量的试验数据介绍了DEL金刚石增强复合齿的性能、特点和优越性。DEI楔形齿－改传统保径齿的被动保径状态。通过优化金刚石的成份，增强齿的强度和韧性，修改现有碳化钨齿的几何形状，从而产生了新一代的进攻型金刚石增强保径合金齿。提高了钻头的保持井径的能力，更可靠地保持了钻头的切削结构，延长了钻头的保持机械钻速的时间，使钻头的使用寿命更长，完井时间更短。     

带有效PDC切削齿的牙轮钻头提高了背锥保持能力

已经研制出一种将滚动牙轮钻头的常规钻进机理与聚晶金刚石切削元件修整背锥的剪切运动结合起来的、并已获专利的滚动牙轮钻头。介绍这种钻头的设计特点，演示剪切运动的实验室试验，以及带剪切ＰＤＣ背锥元件的钻头的井场研究成果。     

国外牙轮钻头的新进展

介绍代表世界领先水平的ＳＭＩＴＨ、ＨＵＧＨＥＳ和ＲＥＥＤ公司牙轮钻头新技术。包括：ＨＵＧＨＥＳ公司的系列钻头，ＳＭＩＴＨ的ＦＤＳ＋系列钢齿钻头、ＳＭＩＴＨ的轴承系统、ＲＥＥＤ的水力系统以及针对特殊需要设计制造的专用钻头等，为我国钻头行业的技术发展提供参考与借鉴。     

单牙轮钻头齿面结构设计探讨

在地层、钻井参数和钻头新度相同的情况下，钻头机械钻速的快慢主要取决于钻头齿面结构是否合理。欲设计合理的齿面结构必须研究齿面的几何形状、运动状态、受力状态和岩石破碎过程。从研究单牙轮钻头几何学、运动学入手，着重探讨单牙轮钻头齿面结构设计方法。     

瑞德·海卡洛格公司的新型固定切削齿钻头及牙轮钻头

瑞德·海卡洛格公司(现隶属于GrantPrideco公司)研制成功一种新型固定切削齿钻头,该钻头安装了极为锋利、耐磨、可获得高机械钻速的TReXTM人造金刚石齿,采用了能够减少在硬岩中发生冲击损坏且稳定性很好的SteeringWheel(方向盘式)结构,可以提高钻井速度减少非生产性起下钻时间。该钻头的方向盘式结构最初是为了给钻井马达提供平稳的扭矩响应,钻头的360°全接触保径环能防止外部的齿由于在规径部位吃入井壁太多而导致的钻头回旋减小并能延长切削齿的工作寿命,这种限制横向运动的能力可在直井钻井(特别是在有夹层的硬地层)中大幅度提高钻头的稳定性,从而避免钻头发生回旋和粘-滑损坏。     

金刚石钻头与牙轮钻头钻井特点对比分析

金刚石钻头与牙轮钻头在钻井中各自有着重要作用,两种钻头由于结构不同,其破岩机理、钻进特点、使用条件均不同。牙轮钻头主要靠敲击、压碎破岩、辅以剪切破岩;金刚石钻头主要靠剪切、切削破岩、辅以压碎破岩。金刚石钻头的钻压小、转速高、排量小,有利于纠斜防斜,可在高密度钻井液条件下使用,但它不能有效地钻进含燧石、黄铁矿和硅质的不均质坚硬地层。所以,在钻井中,应根据两种钻头各自的特点,采用“衔接使用法”将两种钻头配合使用,使其发挥最佳破岩效果。     

钢齿牙轮钻头齿面强化材料及强化工艺进展

综述了国内外钢齿牙轮钻头齿面强化材料以及强化工艺的研究现状。简要分析了各发展阶段齿面强化材料以及强化工艺的主要特点和存在的主要问题 ,国内外多以金刚石作为牙轮钻头强化材料 ,比较成熟的技术是制造金刚石的PDC复合片 ,采用钎焊或机械装配的方法实现钻头的齿面强化。目前研究较多的是应用电镀或化学镀工艺在钢齿牙轮钻头齿面镀覆一层金刚石 ,以其高耐磨性达到钻头的齿面强化。     

PDC-牙轮复合钻头的研究与适用

复合齿轮钻头设计可以有效实现PDC齿轮钻头与其他齿轮驱动钻头之间在结构上和钻动功能上等方面的多种优点相互促进,增强了齿轮钻头的地层整体结构相对于那些高强度,低温的研磨性和不均质性的地层这些较难进行钻动的均质地层的自适应能力.     

单牙轮钻头布齿方案的综合评价

在给出单牙轮钻头对井底的切削均匀性和覆盖率定义的基础上，以切削均匀性和覆盖率为衡量单牙轮钻头切削效果的依据，探讨了不同布齿方案的优劣。为此建立了综合评价不同布齿方案的欧氏距离评价原则，并按这一原则对直径为２１６ｍｍ、共设置３０枚楔形齿的单牙轮钻头的四种不同布齿方案作了综合评价。按所作的分析和综合评价结果可得出如下结论：（１）单牙轮钻头对井底的切削均匀性和覆盖率是检验牙齿分布设计是否合理的两个重要指标；（２）可用欧氏距离评价原则对牙齿分布进行优化设计；（３）圈状螺旋布齿方案显著优于两种困状辐射布齿方案，也优于螺旋状布齿方案。     

牙轮钻头传动化的计算模型

根据正交实验结果，考虑影响牙轮钻头传动比的主要因素，推导出了牙轮钻头传动比的计算模型。以实测传动比与计算传动比之差的绝对值为最小作为优选目标，采用两套Ｌ４９（７＾８）正交表构成内侧和外侧表，以待求系数作为假设的实验因素，安排模拟实验。用正交优选方法优选模型中的待求系数，确定了模型的定量关系。     

能量平衡的牙轮钻头

能量平衡的牙轮钻头@胡辛禾     

单牙轮钻头在齿面工作分析

根据单牙轮钻头的运动规律，首次提出了单牙轮钻头布齿面上存在牙齿与井底的永远接触区、轮换接触区和永不接触区，并从理论上对此三者作了准确的划分。在此基础上分别研究了各区牙齿在井底的工作区域，并讨论了单牙轮钻头的保径问题，提出了一级和二级保径方案。     

关于牙轮钻头齿顶线方向问题的讨论

牙轮钻头齿顶线往往和牙轮锥面母线方向一致。国内外有些公司的做法是把齿顶线偏转,使之与刮切方向垂直以增大刮切岩石的面积和体积,但触底齿在井底的刮切方向变化多端,确定牙齿的刮切方向并非易事。鉴于此,探讨牙轮钻头齿顶线方向问题,得出3点结论(1)牙轮钻头牙齿齿顶线与它在井底的横向刮切方向的夹角对牙齿受力和破岩体积有直接影响,齿顶总是沿牙轮锥面母线方向是不妥的;(2)准确计算牙轮瞬时角速度,从而算得牙齿瞬时刮切距离,累计得到其总的刮切距离的方向,据此确定齿顶线方向,此思路正确;(3)用牙轮的平均角速度求得触底齿的平均刮切速度方向,从而确定齿顶线方向,在尚不能准确计算瞬时角速度的现状下,此做法比较稳妥。     

能量平衡牙轮钻头的钻井特性

一种新一代的能量平衡牙轮钻头业已研制推出 ,这种新型能量平衡牙轮钻头的设计与制造采用了 3种专利技术 ,即钻头齿面结构动态平衡技术、钻齿方位优化技术和抗弧形轨迹技术。现场试验结果表明 ,新型能量平衡牙轮钻头可提高钻井作业的机械钻速与钻井进尺 ,提高钻头齿面结构的耐久性和密封 /轴承组件的可靠性     

三牙轮钻头牙齿造坑的几何模拟模型

以牙轮钻头上的单齿圈为对象进行台架实验，用以研究钻头牙齿破碎岩石后所得的破碎坑，在此基础上，提出了模拟破碎坑的几何模型，通过与实际破碎坑的对比计算表明，所提出的几何模型能较好地反映各种大小的破碎坑体积。     

金刚石钻头在牙哈地区使用经济效益优于牙轮钻头

在塔里木油田的牙哈地区钻探中，三开井段采用Ｒ５３５金刚石钻头，两只钻头纯钻成本５１５．０８元／ｍ，比牙轮钻头节约成本４７９元／ｍ。文中对试验过程及注意事项等进行了介绍。     

改变流态可提高牙轮钻头的工作性能

分析了牙轮钻头水力学对改进钻头机械钻速的关系，提出了喷嘴和轴承区的牙堂轮廓的改进设计，消除了当前牙轮钻头上经常出现的“滞流”和岩屑在轴承密封区处的粘结现象，既提高了钻头的机械钻速，又延长了钻头的使用寿命，降低了每英尺的钻井成本。     

单齿圈牙轮钻头复合运动破岩实验

根据８肘／村ＸＨＰ２Ｓ—１型三牙轮钻头的结构尺寸，设计制造了单齿圈牙轮钻头。在复合运动玻岩实验装置上用单齿圈牙轮钻头进行了单次破碎岩石、重复玻碎岩石、等距布齿和不等距布齿破碎岩石等实验。实验结果表明，等距布齿时牙齿总落在上次破碎坑中或附近，重复破碎和压实坑中已破碎的岩屑，阻碍了牙齿吃入岩石深度的增加；不等距布齿时牙齿落在上一次两破碎坑的中间，形成另一个新的玻碎坑，加速了破碎带的形成，从而可提高破岩效率。建议设计钻头时，应采用不等距布齿来确定钻头的齿面结构。