新型钻头攻关有新进展

1974年,上海第一石油机械厂第一次成批生产密封轴承牙轮钻头。这一批钻头在五个油田使用证明,其寿命比普通牙轮钻头提高20％。 江汉石油管理局牙轮钻头实验工厂于1974年底第一次试制9 3″/4密封轴承喷射式牙轮钻头(即“二合一”钻头)20只,第一只钻头在广25井潜三     

信息交流

<正> 江汉钻头厂三项新产品通过技术鉴定 江汉钻头厂研制的8-1/2 JD437型三牙轮钻头、新型流道强化三牙轮钻头和江汉休斯ATJ系列三牙轮钻头等三项新产品,于1992年12月通过技术鉴定。     

世界石油钻头使用寿命之最

<正> 1.牙轮钻头 (1)铣齿三牙轮钻头 据国内外2390只铣齿钻头的统计,平均进尺为300～520m,     

8 1/2—527(N)三牙轮钻头 SC—1钻井泵活塞通过技术鉴定

<正> 由四川石油管理局成都总机械厂与西南石油学院合作研制的8(1/2)—527(N)型三牙轮钻头和SC—1型钻井泵活塞,不久前通过部级技术鉴定。 8(1/2)—527(N)型三牙轮钻头采用“偏转镶齿”专利技术,打破了国内外惯用     

仿真技术在牙轮钻头浮动套轴承设计中的应用

如何提高现有牙轮钻头轴承的工作性能，延长其在高转速下的使用寿命，是目前钻井工程领域迫切需要解决的问题之一。采用计算机仿真技术分析了牙轮钻头浮动套轴承的摩擦因数、扭矩、温度等性能参数与轴承结构参数的变化关系，找到了同一结构参数时载荷和钻头转速对轴承摩擦学性能的影响规律，认为215．9mm（8 1/2英寸）牙轮钻头浮动套内外间隙比应为2．0～3．0，为给定工况下牙轮钻头浮动套轴承结构的设计与优化提供了理论依据和方法。     

PDC钻头在鄂尔多斯盆地大牛地气田的应用

针对在鄂尔多斯盆地大牛地气田使用牙轮钻头存在钻井速度低的问题，从2003年开始使用胜利钻井工艺研究院研发的三种φ215．9mmPDC钻头，大大提高了钻井速度。PDC钻头的平均单只进尺是牙轮钻头的3．51倍，平均纯钻时间是牙轮钻头的2．37倍，平均机械钻速是牙轮钻头的1．48倍。     

导向钻井与斜井段控制

复合钻井是当今钻井技术的新趋势,在定向井施工中的优势主要在于:1.运用导向钻井在定向施工中的连续性,简化定向施工程序,提高钻机实效;2.优选高效钻头,配合复合导向钻井的高转速、低钻压施工方案,提高机械钻速。牙轮钻头钻进到中下部稍硬地层后,因牙轮磨损严重钻时慢,且存在缩径现象,而PDC钻头在洛河地层机械钻速高,钻头磨损极小,无缩径,但在延8以下的地层使用时,其保径齿破坏严重,钻时降低,不能在全井段的施工,但总体效果PDC比牙轮钻头好。其主要体现在以下几点:1).PDC钻头不存在掉牙轮的隐患,施工安全2).PDC钻头适应高转速.低钻压施工方案,机械钻速较高3).PDC钻头磨损小,单只钻头可以多口井用钻进速度的提高另一方面还取决于斜井段控制的好与坏,斜井段控制好了,钻进速度也就大大提高了。     

卡滑、横向和旋转振动对滚柱牙轮钻头的性能影响

井下振动对聚晶金刚石复合片(PDC)钻头性能的影响近几年来得到很好的研究。但是，对滚柱牙轮钻头井底动力学的大部分研究集中在轴向振动及其影响上。仍未解决的问题是滚柱牙轮钻头所受振动的类型和这些振动对滚柱牙轮钻头性能的影响。为了研究这些问题，进行了一系列实验室和现场试验。通过改进的仪器接头记录了井下振动数据。软到中硬地层使用了四只8 1／2”滚柱牙轮钻头(MDC 517)钻井。观测到了三种有害振动，根据钻速、硬合金齿破损、轴承/密封寿命讨论了这些有害振动对钻头性能的影响。     

牙轮钻头浮动套轴承的机理研究

由于浮动套轴承的浮动套可以转动,降低了摩擦功率,从而可以提高牙轮钻头的转速.使浮动套转动的主要参数是浮动套的内、外间隙值.根据牙轮钻头轴固定,牙轮转动的工作特点,进行牙轮钻头浮动套轴承单元实验,发现按国内、外现用内小外大的间隙值配置参数,浮动套不会转动.通过对重载低速工况下的牙轮钻头浮动套轴承的润滑状态进行理论分析,得出属于混合润滑或边界润滑状态的结论.并证明全膜润滑状态下的浮动套轴承计算公式,不适用于牙轮钻头浮动套轴承,后者需考虑金属接触及弹性变形的影响,间隙配置应使外间隙远小于内间隙.实验结果与理论分析相一致.本文得出的间隙配置原则,可供牙轮钻头浮动套轴承设计使用.     

单牙轮钻头牙齿齿形研究

目前,单牙轮钻头的牙齿使用的是三牙轮钻头的牙齿。由于单牙轮钻头的结构、运动规律和破岩方式与三牙轮钻头有很大区别,使得单牙轮钻头特有的作用及潜力受到限制。建立了单牙轮钻头的坐标系,推导出几何公式,并引入有向距离的概念对单牙轮钻头的牙齿进行研究。根据等磨损原理,提出适用于单牙轮钻头的结构特点和运动规律的牙齿齿形,并提出新的布齿方案,即,在牙轮工作面的永远接触区域内使用轴对称的牙齿;在轮换接触区域内使用椭圆形牙齿。     

牙轮钻头动力学特性仿真研究

研究了钻井过程中钻柱、钻头、岩石相互作用下的牙轮钻头动力学特性.根据汉弥尔顿原理和有限单元法,建立了全井钻柱纵向、横向扭转耦合振动动力学模型.在大量单元实验的基础上,建立了牙轮钻头与岩石相互作用力学模型.从系统动力学的角度出发,建立了基于钻柱、岩石相互作用下的牙轮钻头动力学模型.研究了牙轮钻头非线性系统模型的数值求解方法,编制了钻头动力学特性仿真分析软件,在不同钻井操作参数、钻具(钻柱、钻头)几何参数、地层性质条件下,对牙轮钻头动力学特性进行了仿真.明确了钻井过程中井下钻柱及钻头的运动规律、动力学特性、失效机理,为科学合理地预测和控制井眼轨迹提供了理论依据和技术手段.     

可打捞钻头双牙轮的组合式打捞器

牙轮打捞器是在牙轮钻头钻井中，用来打捞脱落牙轮的专用工具。常规牙轮打捞工具只能打捞1个脱落牙轮，不能打捞与牙轮一同落井的小落物。针对常规牙轮打捞器设计的局限性，笔者2003年改进设计了可打捞钻头双牙轮的组合式打捞器，既能打捞落井的小物件，也能同时打捞1一2只牙轮。     

新型牙轮钻头喷嘴可降低钻井成本

由于影响牙轮钻头性能的因素很多,所以在已知的应用中确定哪种牙轮钻头设计是最佳设计,能够获得最低钻井成本,是很困难的。但是,在大多数应用中,提高机械钻速来减少钻井成本是主要的考虑因素。一种新型的钻头设计概念已经引导开发成功了新型的牙轮钻头,其采用超越的水力喷嘴设计,大大地提高了机械钻速。 根据在美国,北海,意大利和阿曼用6(1/2)英寸,8(3/4)英寸,9(7/8)英寸和12(1/4)英寸IADC437,517和537的原型设计钻头进行的现场钻井情况,机械钻速已提高了20％～40％。第二代设计在1:1的钻井实验室的试验中,机械钻速提高了70％。     

成功用于复杂陆上定向钻井的新型PDC钻头设计

由于在Nahr Umr软页岩地层中能获得持续的所需的造斜率，牙轮钻头在阿布扎比8 1/2。可导向钻井中占据明显优势。在垂直井段，PDC钻头常常获得四倍于镶齿牙轮钻头的机械钻速。但是，反扭矩的波动使得用PDC钻头造斜的定向操作大受影响。造成较差的工具面控制及不一致的造斜率。     

牙轮钻头润滑系统的动态变化

本文介绍了为延长牙轮钻头轴承的使用寿命,提供一个从储油器装置到轴承,然后又回到储油器装置的循环润滑系统。图1是与本发明结构相一致的三牙轮密封轴承牙轮钻头图。图2是图1所示钻头的一个牙爪的润滑循环系统剖面图。图3是本发明的润滑循环系统的示意图。详细参阅附图1,图1中序号10是通常称为三牙轮密封轴承钻头。如图所示,钻头10包括钻头体11和上部螺纹12。螺纹12使钻头体10接到旋转钻杆的下端(未表示),钻     

国外钻头生产的趋向

分析国外主要厂商最近几年生产的钻头结构,可以看出,无论按照产量或者品种,牙轮钻头在岩石破碎工具中占绝大多数。国外生产的和使用的全部钻头中大约95％是三牙轮钻头。两牙轮钻头与四牙轮钻头产量不大,品     

Halliburton公司的能量平衡牙轮钻头

Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ公司的能量平衡系列牙轮钻头采用了动态平衡、牙轮定位和防钻头齿痕设计等 3项专利技术。通过专用软件优化设计牙轮钻头来提高钻井性能 ,减小牙轮钻头齿及齿面与岩层接触时的振动。平衡技术是用来提高聚晶金刚石复合片 (ＰＤＣ)钻头的可靠性和工作性能的 ,这项技术使 3个牙轮具有接近平衡的工况 ,即每个牙轮切削的岩层量相近 ,施加在每个牙轮上的力近似相等。钻头通过一个牙轮定位系统优化定位牙轮来提高钻井速度 ,减少钻头齿及齿面的损坏。安全的ＤＢＳ计算机钻井模拟系统可确定牙轮切削岩层的方向 ,操作者可通过牙…     

单牙轮钻头的发展前景研究

分析单牙轮钻头的优越性，解决目前钻业面临的问题，方法研究了单牙轮钻头的侧切削特性，单牙轮钻头和弹塑性地层的相互作用及单牙轮钻头的热应力分布，分析了钻头结构，地层岩石特性及钻井工艺参数等因素对单牙轮钻头性能的影响。     

8 (5″/8)3WS—K型硬质合金齿储油密封滑动轴承三牙轮钻头的研制和试验

本文介绍日本第一只硬质合金齿储油密封滑动軸承三牙輪钻头的研究成果及其钻井效果,钻头的尺寸型号为8(5″/8)3WS-K,在井深8100米以下的硬质泥岩层钻井,连续工作80小时40分,进尺102米。     

单牙轮钻头——钻井技术的新选择

单牙轮钻头以切削方式破岩，形成具有网状切削轨迹的井底模式。在这种独特的切削方式中，牙齿和岩石有足够的接触时间，比冲击方式传递的能量更充分，破岩效率更高；同时单牙轮钻头接触井底的牙齿数多，牙齿受力均匀，有利于切削结构的工作，延长轴承系统的寿命；单牙轮钻头只有一个牙轮，结构简单，轴承空间大，便于进行结构改进，也使钻头尺寸容易小型化；单牙轮钻头牙轮的转速比钻头的转速低，使之能满足井下动力钻具对钻头提出的高转速的要求。介绍了单牙轮钻头工作原理，分析比较了单牙轮钻头，三牙轮钻头和PDC钻头的工作特点，认为单牙轮钻头是深头，小井眼和井下动力钻井技术中一种可选的新型钻头。