金刚石钻头的一些知识点
分类: 行业资讯
2021-10-22
钻井在石油勘探和油田开发的各种任务中起着非常重要的作用。如寻找和确认含油构造,获取工业油流,找出已确认含油构造的含油面积和储量,获取相关油田的地质资料和开发资料,将原油从地下运至地面等。全部都是通过钻孔完成的。钻井是石油天然气资源勘探开发的重要环节,是石油勘探开发的重要手段。钻头是石油钻井中用来破岩成孔的工具,其工作性能将直接影响钻井质量、钻井效率和钻井成本。根据类型,钻头可分为金刚石钻头、PDC钻头、刮刀钻头和牙轮钻头。
金刚石钻头是指通过镶嵌在钻头基体中的金刚石颗粒来破碎岩石的钻头。金刚石是已知材料中硬度和耐磨性高的材料。因此,当金刚石钻头用于坚硬和高磨损地层时,可以获得相对较高的钻头进尺。金刚石虽然贵,但金刚石钻头磨损大,单颗钻头进尺高,在当今石油钻井中仍有很强的竞争力。目前,金刚石钻头广泛应用于普通旋转钻井、涡轮钻井和取芯作业,其中热稳定多晶金刚石齿(TSP)的应用尤为广泛。
金刚石钻头是一种整体式钻头,整个钻头没有运动部件,主要包括钻头体、齿冠、液压结构(包括水孔或喷嘴、水箱,也叫流道和排屑槽)、量具和刃口(齿)。金刚石钻头的冠部是钻头切削岩石的工作部位,其表面(工作面)镶嵌有金刚石切削齿,并设有液压结构,侧面为保径。钻头体由钢材料制成,上部与钻柱螺纹连接,下部与牙冠基体连接(钢牙冠与钻头体为一体)。
金刚石钻头运作时,钻头表面的许多金刚石同时作用在岩石上。金刚石破碎岩石的作用在不同性质的岩石中表现出不同的特征。在塑性地层(或岩石在应力作用下呈塑性的地层)中,金刚石在钻头压力作用下蚕食地层,使前方岩石在钻头扭矩作用下发生破碎或塑性流动。
在脆性地层钻进时,金刚石破碎岩石的作用主要是“破碎”。在WOB和扭矩作用下产生的应力会使叶片下的岩石沿剪应力面开裂,并在金刚石运动的背面形成一条破碎的沟槽。在这种情况下,岩石破碎的体积比钻石被吃掉后要大得多。岩石破碎具有体积破碎的性质,岩石破碎效率高。在坚硬的地层中(如燧石、硅质白云岩等),钻凿一般采用基体中嵌有细金刚石的孕镶金刚石钻头,破岩过程与砂轮类似。钻头上镀的每一颗金刚石都是一个小刃齿,钻头可以看作是一个有无数刃的工具。当钻头钻入岩石时,钻头上露出的锋利的金刚石齿通过微切削和刻划使岩石破碎
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