钻井行业钻头类型及其发展趋势详解(新版).docx
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1、钻井行业钻头类型及其发展趋势摘要:近年来,深井、超深井油气资源开发在我国油气资源开发中所占比例越来越大。对深井、超深井钻井需要使用的钻头也要求具有更高的穿透性和更长的使用寿命。目前国内常用的牙轮钻头、金刚石钻头虽然也能用于深井钻井,但其使用寿命短,牙齿磨损严重等问题,严重制约的深井、超深井油气资源的开发。国外虽然有一些新型钻头,如:混合钻头,但其成本非常昂贵。因此,研发高穿透性、长使用寿命的钻头来提高深部复杂地层的破岩效率,已成为当今我国石油钻头技术领域的前沿课题,也是钻头技术的发展趋势,关键词:钻头类型:牙轮钻头;金刚石钻头;混合钻头;发展趋势1概述在钻井作业中,钻头主要用于破碎岩石,钻头质
2、量直接影响着井眼质量、钻井速度及钻井成本。选用钻速快且使用寿命长的钻头能大大降低钻井成本。目前常用的钻头包括以下几类:使用最广泛的牙轮钻头、改造前景最高的金刚石钻头未来重点发展的新型钻头等。这些钻头有各自的破岩原理和适用地层。近年来,钻井行业高速发展,钻头研发技术也得到了飞速的发展,目前已有一些新型PDC钻头和混合型钻头能广泛的运用于各种地层,但研发更高耐磨、高韧性的材料和更好的钻头轴承以及更结合实际运用的个性化设计的钻头是钻头技术发展的难题。这也是未来钻头发展的努力方向。2常用钻头的类型及其结构特点钻头是破碎岩石形成井眼的主要工具,钻头的使用效率和寿命决定着最终的钻井费用。钻头设计经历了最早
3、期的刮刀钻头,到目前广泛使用的牙轮钻头,再到具有广阔前景的金刚石钻头,随着材料科技的发展和钻头技术的提高,市场上还出现了许多新型钻头。下面我们就来具体介绍一下它们。2.1 牙轮钻头在钻井作业中,牙轮钻头目前使用最广泛的一类钻头。牙轮钻头通过牙轮旋转产生的压碎、冲击和剪切来破碎岩石。其牙齿与岩石的接触面积少、工作扭矩小、工作刃总长度长等特点,使其能适用于各种软地层和硬地层。三牙轮钻头是目前市场上使用最多的矛轮钻头。牙轮钻头的牙齿和轴承是其使用寿命的关键。目前常用的牙齿类型主要有镶齿和钱齿,在硬度和使用寿命上,镶齿比钱齿的性能更好,但价钱更贵;轴承的关键在于密封,但我国现行的密封材料远远落后于国外
4、。因此,创造耐磨更高、韧性更好的钻头材料是提高牙轮钻头的使用寿命的关键。2.2金刚石钻头金刚石钻头包括天然金刚石钻头和PDC钻头。市场上主要使用的是PDC钻头,它是由人工合成的金刚石复合片牙齿组成,这些牙齿烧结在金刚石钻头的固定刀翼上。金刚石钻头的破岩原理主要是切削元件的切削破岩。金刚石钻头主要用于钻较软地层和中硬地层。随着超硬材料的研发和高温高压物理烧结技术的进步,聚晶人造金刚石复合片、大尺寸复合片及热稳定聚晶金刚石切削块等新材料被创造出来,从而大大提高了金刚石钻头的运用范围。现在的金刚石钻头能使用于海洋、深井、超深井以及定向丛式井钻井,其新产品的发展空间不可想象。2.3新型钻头近年来,国内
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