钛合金应该用什么样的钻头?

考虑到钛合金的材料特性,应选择亲和力弱的材料。

含钴的碳化物绝对是不错的选择。

采取以下措施:加大顶角,两刃间的夹角磨至135度-140度,钻头外刃处的后角加大至12-15度。将十字刀片长度修剪0。08 - 0。1来减小钻孔的轴向力。钴钛合金钻最好。

如果使用高速钢钻头,切削速度为7-12m/min,进给速度为0.05-0.2mm/r,如果使用硬质合金,V = 25-60m/min,F = 0.050.15m/r,钻浅孔时,切削液可选择电解液,其成分约为7%癸二酸。硼酸7%-10%,亚硝酸钠3%-5%,其余为水。钻深孔时,可选用30 #机械油和煤油,比例为3: 1或3: 2,也可使用硫化油。

扩展数据

少量

在钻井过程中,钻头是破碎岩石的主要工具,钻孔是由钻头破碎岩石形成的。一口井的成井与否和所需时间的长短,不仅与所钻地层岩石的特性和钻头本身的性能有关,还与钻头和地层的相互匹配程度有关。合理的钻头选型对提高钻井速度、降低综合钻井成本具有重要作用。

钻头是石油钻井的重要工具之一。钻头能否适应岩石性质及其质量对钻井工艺的选择起着非常重要的作用,特别是在钻井质量、钻井速度和钻井成本方面。PDC钻头是当今油气勘探开发行业广泛使用的工具,它有效地改进了机械钻井工具,缩短了钻井周期。

介绍

钻头是钻孔设备的主要部件,其主要作用是破碎岩石和形成钻孔。旋转钻头是目前石油工业中常用的钻头。在机械的带动下,旋转钻头会旋转,带动整个钻头向心运动,通过切削和研磨使岩石产生裂纹和破碎,从而起到向下钻进的作用。

钻头是主要的钻井设备之一。根据工作环境和地域环境的不同,钻头的规格和形状也应不同。钻石油时,应根据具体需要和具体设计方案,合理、科学地选择钻头。在具体的钻井工作中科学地选择钻头,合理地确定钻井液,可以提高石油钻井的效率和质量,使石油钻井更好地发挥自身的价值,为石油工业的发展做出一定的贡献。

分类和选择

目前,石油工业中使用的钻头种类繁多,基于不同的钻井方式。

根据钻头的分类,可分为金刚石钻头、牙轮钻头和刮刀钻头,它们是最基本的钻头类型。在这三种钻头中,牙轮钻头是石油钻井中最常见、应用最广泛的,应用程度也比较深。比较这三种钻头,应用范围最小的是刮刀钻头。本文主要介绍金刚石钻头和牙轮钻头。

钻石

切削刃是金刚石材料制成的钻孔工具,也就是金刚石钻头。金刚石钻头的主要优点是能适应研磨性高、地质坚硬的地层,切削性能也很优异。它在高速钻井中具有非常显著的优势。

根据地层的不同,金刚石钻头可分为普通金刚石钻头和聚晶金刚石复合片钻头两大类。这两类中,普通金刚石钻头适用于研磨性高、地质坚硬、地质复杂的地层;聚晶金刚石复合片钻头可广泛用于硬地层、软地层和硬度适中的地层,应用范围非常广泛。刀片的不同是这两种金刚石钻头的主要区别。

聚晶金刚石复合片钻头主要由四部分组成,即金刚石复合片、喷嘴、胎体和钻头体;常见的金刚石钻头主要由金刚石颗粒、喷嘴、胎体和钻头体四部分组成。由于金刚石钻头切削性能优异,选择金刚石钻头作为石油钻井工具时,可以高速钻进,并在一定程度上扩大钻井深度。在用金刚石钻头钻探石油的过程中,应注意以下几个方面:

一是金刚石钻头价格比较高,要谨慎操作,减少伤害;

其次,金刚石钻头在热稳定性方面有一定的缺陷,使用时要保证钻头的冷却性能和清洁条件;

再次,其质地较脆,因此金刚石钻头的抗冲击性会较差,应严格按照金刚石钻头的相关规定进行严格规范的操作。

齿轮/齿轮

牙轮钻头按结构可分为水孔、轴承、掌部、牙轮、钻头体五部分。如果是密封射流牙轮钻头,通常包括储油补偿系统。一般螺纹会在牙轮钻头的上部,钻柱和螺纹是相互连接的。钻头下部将有一个带三条腿的牙轮。滚锥将安装在轴承轴上,轴承将安装在轴承轴和每个滚锥之间。牙轮将通过自己的切割齿进行岩石破碎工作。

钻井液的通道是钻头的水孔。在石油钻井过程中,通过钻井过程中的横向剪切和纵向振动,牙轮钻头将达到破碎岩石的目的,从而提高钻井速度。

在选择牙轮钻头作为石油钻井工具时,需要根据钻井设备的实际情况、地层的实际情况以及相邻油井的地质资料和地层资料来选择牙轮钻头。做出选择时,应考虑以下问题:

首先要考虑钻井地层是否存在软硬交错;其次,要考虑石油钻井中是否需要防斜钻井和曲线作业;

再次,要考虑同一口油井不同钻井段的实际深度;

最后,应考虑钻井地质、地层的可磨性和硬度。

钻石粉盒

PDC钻头是油气勘探开发行业广泛使用的工具,有效地改善了机械钻井工具,缩短了钻井周期?。

PDC(聚晶金刚石复合片)是一种复合超硬材料,由金刚石粉和硬质合金基体经超高压高温烧结而成。它既有金刚石的硬度和耐磨性,又有硬质合金的强度和冲击韧性。它是一种优良的切削工具和耐磨工具材料,已广泛应用于金属和非金属切削工具、木材加工工具、油气钻头等诸多领域。

PDC的研发及其在油气钻头中的应用历史已经过去了35年,在这漫长的征程中,许多科研人员为此做出了卓越的贡献。

在PDC研发方面,GE公司在1970年宣布并于1972 ~ 1973年正式商用的Compax具有划时代的意义,公司在1976年推出了专门用于石油天然气的PDC系列产品——PDC for——strata Pax钻头,为钻头研发提供了良好的基础。

此后,许多PDC制造公司也在技术创新方面取得了很大进步,其中美国Synthetic制造的金刚石层更厚、抗冲击性更好的PDC在90年代中期进入钻井市场,显著提高了PDC钻头的钻井效果。从65438到0997,公司成为市场龙头。

中国郑州三磨于1987研制成功PDC,逐步进入钻井市场。虽然产品性能并不完美,但却以极低的价格赢得了中国初生的钻头制造业的青睐。

1992后,郑州新亚复合超硬材料有限公司建成投产,PDC制造技术不断完善,PDC性能大幅提升。

PDC油气钻头的发展和应用也可以追溯到30多年前。塔尔萨大学钻井研究中心和GE公司在1973进行的最初的平面PDC钻头设计和在美国几个主要油田进行的多次现场钻井试验具有开创性和里程碑式的意义。

此后,钻头制造商在钻头的设计、制造和使用方面进行了不懈的努力和不断的改进,使PDC钻头在油气钻井中得到广泛的推广,并为PDC及其钻头制造业和油气勘探业带来了丰厚的经济回报。

1985中国四川石油管理局与美国克里斯滕森公司合资成立石川-克里斯滕森金刚石钻头公司。

1994年,新疆石油管理局与哈里伯顿公司secarity DBS公司合资成立了新疆一迪爱思钻头工具公司,两家公司都利用了国外成熟的PDC钻头制造技术,有力地推动了我国PDC钻头制造和应用技术的进步,促进了PDC钻头在我国各大油田的推广和普及?[6]。

钻头发展简史

在PDC的生产技术还不成熟之前,或者在PDC钻头刚刚开发出来之前,有厂家用不含硬质合金基体的聚晶人造金刚石代替天然大颗粒金刚石制造表面贴装钻头。多晶体有圆柱形、三角块形、圆盘形、矩形和一端圆锥形的块形等多种形状,如GE公司的Geoset和Fomset,德比尔斯公司的Syndax3,郑州三轧的TSP等。它们的* * *特点是热稳定性高,即耐1000℃ ~ 1100。

在1969 ~ 1975期间,郑州三轧厂生产了几种不同直径的JR20SN-2多晶体,先用于制造保径孕镶钻头和铰刀,后用于制造7级以下矿山的石油刮刀钻头,并在胜利油田进行了试验。以钻深2400米的同一口井为例,对比硬质合金刮刀钻头、刮刀钻头中的多晶、每口井。与牙轮钻头相比,聚晶刮刀钻头节约成本50%以上,钻井时间缩短5 ~ 8天。

此外,地质取心钻头、铰刀和由1.8×5mm多晶体制成的2.5×5mm多晶体用于冶金、煤田、地质孕镶钻头的护径,其效果与天然金刚石相似。

在20世纪80年代初我国自主研发的PDC没有成功之前,6×6mm聚晶被广泛应用于油气钻井的取心钻头和西瓜皮全能钻头。三角形块体多晶体也已广泛用于制造中硬至硬地层(如石灰石和白云石)和轻微磨损地层的取芯钻头或全能钻头。90年代国产PDC大规模生产后,聚晶人造金刚石逐渐退出钻井市场,被PDC完全取代。

石油天然气钻井用PDC钻头的发展和应用经历了很长时间。前期PDC钻头抗冲击性不高,存在脱层现象。此外,钻头设计和制造也存在问题,石油和天然气钻探风险很大。占据钻井市场很大份额的牙轮钻头制造商并不活跃,因此PDC钻头的发展和应用遇到了很大的困难和阻力。

1973 ~ 1975期间,美国使用GE公司生产的PDC(Compax),8.38×2.8mm,金刚石层0.5mm厚,焊接硬质合金齿柱,然后安装在钢钻头上。大量原始试验数据表明,PDC可以代替天然金刚石用于钻最硬和高研磨性岩石的地面安装钻头。

然而,考虑到PDC的结构和性能特点,以及油气层多为软-中硬地层,钻头制造商将目光投向了市场前景巨大的石油钻井市场。塔尔萨大学钻井研究中心参与了平面PDC钻头的初步设计,并对PDc本身进行了关键试验。在此期间,GE公司在南德克萨斯、科罗拉多、犹他和上密歇根进行了四次PDC钻头的试验,暴露了PDC柱和钻头在设计和制造上的一些问题。

在初试存在的问题得到解决后,GE公司于1976年2月推出了用于PDC钻头的Stratapax系列产品,性能有所提升,抗冲击能力更强,更容易固定在钻头体上。同时,Diamant B0art公司也在波斯湾和北海的盐岩以及北海的East.man Christensen公司进行了一些成功的PDC钻头试验。

经过上述初步的探索性试验,从80年代末至今,PDC厂家对PDC进行了一系列的改进和创新,大大提高了PDC的性能。随着能源市场的繁荣和原油价格的不断创新,各大钻头公司与石油公司一起积极开发了一系列新型PDC钻头,提高了使用效果,扩大了应用领域。

20世纪90年代以来,从钻头水力学角度出发,通过改进钻井泥浆,成功控制了泥页岩中的钻头泥包,在解决钻遇泥页岩夹层存在的问题上取得了突破。PDC钻头最大的发展是Amoco公司发现钻头损坏的主要原因是钻头旋转偏斜(回转),进而开发出防止钻头偏斜的设计技术。从钻头设计的角度来看,各钻头生产厂家对布齿结构、刀翼结构和钻头断面形状采取了一系列防止钻头偏斜的设计技术,以尽量减小旋转偏斜的程度。

此外,伊士曼·克里斯滕森公司将阿莫科公司的防斜产品商业化,采用稳定的钻头工作装置,以减少钻井过程中导致PDC损坏的严重偏斜载荷,并正式推出防旋转防斜钻头,在多层(非均质夹层)岩石钻井中更为有利。此外,钻头的冠部形状也从平面形状变成了3 ~ 8片甚至更多片(螺旋)的西瓜皮形状。

PDC钻头不断改进和创新的另一个原因是更现代和更复杂的计算机数据模型系统(CAD/CAM)的开发和应用,该系统与实验室验证相结合,从而增加了钻头成功应用的保证。

我国由于受PDC国产化的影响,PDC钻头的发展比美国晚了约15年。80年代中期,江汉钻头厂、大港通用机械厂钻井研究所和北京石油大学开始研制PDC钻头。1985石川-克里斯滕森金刚石钻头公司和1990新疆依迪比爱思钻头工具公司成立后,分别引进了国外成熟的PDC钻头技术和后续的新技术,采用了GE、DeBeers、USS公司生产的质量稳定可靠的PDC,其制造的钻头均在钻井中表现良好。

为我国PDC钻头的发展和应用铺平了道路,展示了PDC钻头在石油天然气钻井市场的光明前景。但由于钻头成本高、价格贵,其应用主要在新疆油田和海上油田钻井中推广。

从65438到0988,郑州三磨自主研发的低价位PDC投放市场,加快了我国PDC钻头国产化的步伐。江汉钻头厂钻井研究所、大港石油通用机器厂、胜利油田钻井院、大庆石油管理局钻头厂等一批PDC钻头生产企业相继出现,全国产化PDC钻头在大庆油田、中原油田、大港油田、胜利油田、辽河油田、吉林油田得到推广和普及。

由于上世纪90年代初国产PDC性能不尽如人意,加上一些钻头生产企业的钻头设计和制造水平相对较低,钻井效果并不理想。直到郑州新亚复合超硬材料有限公司投产,在PDC制造技术上进行了不懈的研究和创新,产品规格与国外产品一致,提高了产品的质量和可靠性,基本满足了国内外钻头客户对钻软中硬地层的技术要求。目前,公司主要致力于开发适用于硬地层、夹层和硬地层的钻头。

此外,在钻头制造方面,除了石川-克里斯滕森金刚石钻头公司和新疆迪皮爱思钻头工具公司之外,还涌现出一批高质量的钻头制造公司,如成都贝斯特金刚石钻头公司、武汉亿达工具公司、成都迪普金刚石钻头公司和四川石川金刚石钻头公司。相信在不久的将来,随着PDC质量的提高和钻头设计制造水平的提高,国产PDC钻头的使用效果和应用领域将会取得长足的进步。

目前,在世界钻井市场上,主导钻头制造技术和产量的知名公司有四家:贝克休斯、DBS(李海伯顿公司的Secarity DBS)、史密斯国际和Hycalog Tool—Reed。

参考来源:百度百科-钻