江汉钻头使用技术.ppt

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1、,江汉钻头使用 与失效分析技术,编写:陆忠华 8 年 4 月,提 纲,第一部分：牙轮钻头使用方法 一、钻头优选技术介绍 二、牙轮钻头使用技术介绍 第二部分：牙轮钻头失效分析 一、2007年失效钻头简介 二、典型失效钻头案例介绍 三、IADC三牙轮钻头磨损分级方法,第一部分：牙轮钻头使用方法 一、钻头优选技术,在旋转钻井中，钻头是破岩造孔的主要工具，它的质量优劣及其与地层、岩性和钻井工艺条件的适应程度，直接影响着钻井速度的高低，因而根据地层条件合理选择钻头类型和钻井参数，则是提高钻速、降低钻井成本地重要技术环节。在深井钻井过程中钻头要钻遇、钻穿多套地层中和多种岩石，由于岩石是具各向异性的非均质体

2、，其品种极多且性质各异，因而钻头选型工作面对的是一庞大而复杂的集合体。,（一)经验钻头选型法 本方法俗称现场钻井资料选型法,是一套行之有效的实用方法，目前现场钻井技术人员多采用该方法选型。 技术路线为：以现场钻井资料为基础，通过统计分析目标井所在地区大量的邻井实钻资料，按照各种类型钻头在相同地区、相同地质层段、相同井深条件下，其平均进尺多、平均机械钻速较高的理念选型。本方法具有简单实用、在相同地区和相同地质层段适用性强的优点。江钻使用该方法选型较多。,（二）参比钻头选型法 本方法是在经验钻头选型方法基础上，为克服经验钻头选型方法的上述不足，引入间接地层因素声波测井资料，使钻头选型方法向科学化方

3、面发展而研发的一种新方法。本方法之所以称之为参比法，是因为最终参与钻头选型的地层参数为声波测井数据，钻头供应商获取这些数据资料后，必须经与标准化钻头选型模板的数据进行比对后，才能选定和推荐出的钻头类型。江钻有该选型软件，但测井数据少。,（三)等概钻头选型方法,技术路线为： 1.应用试验法或预测法或检测法，获取地层可钻性级值； 2.应用数理统计方法对试验获取得的岩石可钻性数据进行统计分析，获取地层整体的量化信息并确定出各地质层段的地层可钻性代表值均值Kd和标准误差S； 3.选取各地质层段地层可钻性代表值均值Kd和标准误差S，应用胜利钻井院根据休斯钻速预测诺模图版编制的、以地层可钻性级值界定区间的

4、IDAC编码钻头选型对照表，就可以按地层可钻性级值界定区间值的范围，合理选定出适应各地质层段的钻头类型。,（四）全层位钻进基础技术参数推荐 合理的钻头类型选择与合理的使用相配合，即配以适当的钻进技术参数，才能有效的发挥其技术性能。,四川盆地钻头选型推荐方案,通过对普光1、普光3、普光5、普光6四口井的完井地质报告和完井测井数据进行分析，应用“JX=VL=平均机械钻速钻头进尺”的“钻头技术效益指数”计算法，对上述井中各种型号钻头的实钻数据,归类进行了分地质层段和分井眼尺寸的统计分析，利用地层级别钻头类型等概关系进行钻头选型。 （1）地层与岩性剖面:列出普光地区全层位名称及其厚度和钻遇的岩性； （

5、2）地层可钻性剖面与等概钻头选型推荐方案:依据地层可钻性级值界定的普光地区归类到系的全层位IADC编码钻头选型推荐方案； （3）经验钻头选型方案:统计分析该地区钻头使用资料，获取660.4311.2215.9和444.5+311.2+215.9经验钻头选型推荐方案； （4）钻井工程基础技术参数推荐数据:用岩石可钻性级值计算获取钻压、转速、水功率指数和门限钻压推荐值。,（五）普光构造地层可钻性剖面与钻头选型推荐方案,各地质层段钻头型号选择结果,（六）钻头合理选择与使用注意事项,1.应基于地层岩性和地层可钻性级别选择钻头，但在使用过程中，应根据岩性剖面类型区别对待。 2.应基于地层类别选择使用钻头

6、，总体上PDC钻头适用于软至中硬地层。（1）对于塑性系数大的软地层，应选择大直径PDC片，且齿的出露高度应高的钻头，以利于提高破碎岩石效率； （2）对于塑性系数小的中至中硬地层，应选择小直径PDC片，且齿出露低的钻头，以防止崩齿损坏，影响使用效果。 3.应基于钻头结构特点和钻井实际地层及岩性情况，合理选定钻进技术参数，但应严格按钻头推荐使用的技术参数范围进行操作。 4.应基于钻进工程设计合理选择钻井方式，应对不同井深、不同井型及不同井身结构区别对待： （1）在深部地层施工中，建议PDC钻头与井下动力钻具配套使用，以发挥其适用高转速的技术优势； （2）在中深部大尺寸井眼施工中，建议适当提高钻压、

7、降低转速。,二、牙轮钻头使用技术 （一）、使用步骤与技术要求 钻头下井前的检查,）钻头外观检查与记录： 钻头直径测量；丝扣连接螺纹有无损伤；牙齿和密封是否完好；转动牙轮有无互相碰撞；钻头焊缝有无裂纹、气孔缺陷。 ）喷嘴安装： 安装时应保证喷嘴和壳体清洁，严禁用榔头敲打，以免损坏喷嘴和密封圈。,钻头装卸,）上扣时要使用合适的钻头接头和装卸器，以免造成丝扣、喷嘴和钻头体的损伤； ）装卸时防止井口工具落井； ）涂丝扣油； ）按推荐扭矩参数上扣： 17 1/2钻头： 牙轮: 46.154.2KN.m; PDC: 65.571.9 KN.m. 12 1/4钻头： 牙轮: 37.943.3KN.m; PD

8、C: 50.357.5 KN.m. 8 钻头： 牙轮: 16.321.7KN.m; PDC: 1726.4 KN.m.,下钻，划眼,）通过防喷器组，套管头，缩径井段，大狗腿度，台肩及套管鞋处要控制下放速度； ）轻划通过缩径井段，PDC钻头更要小心，划眼前必须开泵； ）下钻要平稳，避免压力激动； ）最后一个单根或立柱要大排量划眼到井底。,探井底,）划眼接近井底时，监测钻压和扭矩，如钻压和扭矩增加时，表明已接触井底或沉沙； ）若有沉沙，提起钻具，大排量旋转钻具划到井底，确保沉沙或落物已清洗； ）在清洗沉沙后上下活动钻具； ）无动力钻具，划眼8 1/2按17KN、12 按25KN， 转速按40-60

9、转/分钟要求操作； ）动力钻具，划眼8 1/2按17KN、12 按25KN及尽量慢的转速操作。,钻水泥塞及套管附件,）在循环和旋转钻具时要经常上下活动钻具以利于清洗钻头； ）控制钻压，避免钻头损坏，如切削齿及轴承密封； ）监测泵压变化，防止堵喷嘴； ）当跳钻或扭矩变化剧烈时，调整转速； ）小钻压，低转速，稳定扭矩： 动力钻具，适当排量；非动力钻具，大排量； 6 ) . 钻水泥塞每45米上提划眼23次，每2530米大排量洗井12周，将水泥屑充分循环出地面。,井底造型,）小钻压，低转速，大排量，小扭矩； ）井底造型与钻头类型及钻具组合等有关； ）牙轮钻头， 转速按40-60转/分钟，钻压17 1/

10、2按35KN 、12 1/4按24KN 、8 1/2按17KN的 要求操作，至少钻进30分钟； ） PDC钻头，按低于2吨钻压及 60100转/分钟要求操作，至少钻进11.5米后方可合理增加钻压和调整转速。,试钻确定最佳钻井参数,）试钻是确定最优钻压和转速组合获得很快机械钻速的有效手段； ）在地层变化，机械钻速变化，扭矩变化，人员变化以及作业参数变化如泥浆性能，水力学变化时要进行试钻； ）试钻转速从低转速开始，钻压以推荐的钻头所承受的最大钻压为上线； ）在不同的钻压和转速组合都能获得很高的机械钻速时，取不跳钻的低钻压转速组合以延长钻头寿命； ）最优的钻压和转速以线性终点和扭矩的限制为佳。,试钻

11、步骤,）钻头提离井底，在给定的排量，转速条件下校核钻井仪表； ）钻头吃入地层，变换钻压，给定转速，给定时间（5分钟），记录在不同钻压下的机械钻速，钻压增幅为2吨左右； ）逐渐增加转速，给定钻压，给定时间（5分钟），记录在不同转速下的机械钻速，硬地层转速增幅为10转/分钟左右，软地层转速增幅为20转/分钟左右； ）比较不同的钻压和转速组合获得的机械钻速，得到最优的钻压转速组合。,试钻步骤,接单根步骤防钻头涡动,）降低钻压50%左右； ）降低转速50%左右，并保持60转/分钟的转速； ）钻具提离井底，停转盘，并停泵； ）接单根，缓慢开泵，泵压正常后缓慢下放钻具至离井底0.51米； ）启动转盘转动钻

12、具划眼至井底慢慢将钻压加至指定钻压。 注意：钻头接触井底后不允许调整转速。,9.与钻头有关的钻井现象机械钻速降低,）泥包；刺钻具； ）轴承，密封失效； ）跳钻； ）切削结构损坏或磨损； ）地层变化； ）落物； ）偏心转动； ）钻压低于最优钻压； ）转速低于最优值。,9.与钻头有关的钻井现象机械钻速增加,）地层变化； ）最优钻压； ）最优转速； ）钻头清洗好。,9.与钻头有关的钻井现象扭矩增加,）轴承，密封失效； ）钻头振动涡动； ）井眼清洗不好； ）切削结构损坏或磨损； ）地层变硬； ）落物； ）钻压过大。,9. 与钻头有关的钻井现象扭矩波动,）切削结构损坏或磨损； ）地层变化； ）地层有夹层

13、； ）钻头振动粘贴滑动； ）落物； ）送钻不均匀，钻压忽大忽小。,9.与钻头有关的钻井现象扭矩减小,）钻头泥包； ）切削结构损坏或磨损； ）地层变化； ）钻压过小； 5 ）转速过低。,9.与钻头有关的钻井现象泵压增加,）钻头泥包； ）水力清洗不好； ）堵喷嘴； ）切削结构损坏或磨损； ）粘度增加； ）固相含量过高； ）泥浆加重，密度增加； 8 ）. 泵排量增加。,9. 与钻头有关的钻井迹象泵压下降,1）.掉喷嘴； 2）.喷嘴座刺漏； 3）.刺钻具； 4）.井漏。,起钻时机,）经济方面原因； ）机械钻速降低，齿磨损，泥包等； ）井眼轨迹控制方面原因； ）泵压降低，掉喷嘴或刺钻具； ）PDC钻头，

14、泵压增加，磨损严重； ）牙轮钻头，扭矩波动过大，密封失效。,起钻时机轴承可靠性,钻头轴承/密封可靠性，IADC415517 （19982001年216mm钻头记录）,轴承/密封可靠性,钻头的转数（1000）,起钻及钻头磨损分级,）钻头有倒划眼功能，有利于起钻； ）牙轮钻头，起钻时，操作要平稳； ）起钻到井口时，立即盖好井口，防止井口工具落井； ）在清洗钻头之前，仔细观察钻头是否泥包，堵喷嘴等现象； ）把钻头编号，按IADC磨损钻头分级标准，对钻头进行磨损评价； ）根据磨损情况，进行归类，按钻头存放要求存放钻头。,（二）钻头使用与起钻技术,1、选型：针对地层岩性特点，尽量选用对路的钻头； 2、合

15、理选用钻井参数，根据钻头的结构、岩性特点和钻井条件、设备、钻具等优选钻压和转速，在易斜井段钻进要按防斜设计执行； 3、使用喷射钻头，在正常井段下，不允许取掉喷嘴入井，必须进行水力参数设计，达到高压喷射钻井指标来优选喷嘴组合，并满足入口流速小于21.4 米/秒条件； 4、喷嘴安装前，先清洗喷嘴内外面，涂抹润滑脂，再轻压装入，防止损坏密封圈，禁止使用有缺陷的喷嘴；,5、井底必须清洁，当井下有碎铁和硬质合金 碎断齿较多时，要磨铣和打捞干净，新钻头要 带随钻捞杯方能入井； 6、有条件时使用减振器； 7、采用优质洗井液，搞好泥浆净化，含砂量小 于0.3%，在管线上必须安装过滤装置，防止堵 喷嘴； 8、上

16、卸钻头必须使用钻头盒，用吊钳紧扣和松 扣，紧扣要适当，不允许用转盘上卸扣。上紧 后上提，检查钻头外观上有无损伤；,9、下钻速度不得过快，特别是不规则和复杂井段； 10、下钻完或钻进时上提钻具后恢复钻井时，钻头距井底至少2米，开泵冲洗井底，然后旋转下放到底； 11、新钻头入井，应轻压、低转速，钻进0.3-0.5米，跑合牙轮后再逐渐加至所需钻压； 12、要精心操作，做到不溜、不顿，送钻平稳均匀。严禁加压启动转盘和猛停、猛合转盘。新钻头到底、井下不正常、钻头使用到后期，必须司钻操作；,13、钻进中要注意钻压、转速、泵压、机械进尺和井下情况的变化，发现异常，及时分析处理，特别要加强钻头使用后期的判断，

17、正确决定起钻时间，起出的钻头应控制在10%-20%范围内，深井、复杂井起出的钻头新度不低于20%-30% ； 14、起钻时首先减小钻压再停转停泵，防止钻具拉伸使钻头加压，损坏轴承。钻头起至复杂井段，应采用低速；遇卡应倒划眼上提，不得硬起；,15、钻进中起钻依据与新度控制： 1）钻头成本曲线开始上升； 2）用于扩眼钻头，使用时间已接近该井段同类钻头正常使用时间1/4（研磨性地层）-1/2（非研磨性地层）； 3）钻头在非研磨性地层钻进，其使用时间已到该地层同类钻头平均钻时2/3，再钻遇研磨性的砂岩、黄铁矿和燧石时； 4）钻井参数和地层岩性未变，钻时超过上1米的1.5倍；,5）转盘扭矩增加； 6）正

18、常钻进中出现蹩跳钻； 7）正常钻进中发现砂样中有找不到原因的铁屑； 8）正常钻进中岩性未变，钻速加快（一般为钻头直径磨小）； 9）钻过石英砂岩、黄铁矿和燧石等研磨性地层的钻头，再钻非研磨性地层，其使用时间接近同类钻头在非研磨性地层平均使用时间的1/3，或不到1/3但已有蹩跳现象；,10）新钻头在石英砂岩、黄铁矿、燧石中钻进，其使用时间已到同类钻头的平均时间1/2-1/3； 11）钻进中泵压下降地面未发现其它原因； 12）顿钻、溜钻吨数超过该尺寸钻头最大允许钻压1倍和严重卡钻； 13）因处理井涌、井喷，泥浆内有硫化氢，或在深井高温高压条件下，浸泡2-3天以上的。,第二部分：牙轮钻头失效分析 一、

19、 2007年钻头主要失效形式简介 1）、流道冲蚀、刺穿、掉喷嘴 钻头流道冲蚀、刺穿主要失效原因是： 采用双喷嘴组合； 喷嘴入口流速过高； 高密度泥浆，固相含量高； 使用脉冲喷嘴外形结构与我公司钻头不匹配。 因部分油田特殊的地质条件和使用的钻井工艺因素，泥浆体系中添加了铁矿粉，采用双喷嘴组合和脉冲喷嘴结构提高水力，对钻头流道的损坏很大，同时也暴露出我公司钻头流道不适应用户的特殊使用需求。,重复使用旧喷嘴，或一些不符合我公司标准的喷嘴，使喷嘴座台肩处的间隙增大，形成涡流导致喷嘴座刺穿也是重要原因之一。 钻头掉喷嘴主要集中于北美、胜利油田，主要是在安装喷嘴过程中，安装方式不合理，或有其它异物导致泥浆

20、泄露，当密封圈、挡圈被冲蚀而落井后，喷嘴因失去约束而落井。,2）、牙轮或轮尖落井 牙轮或轮尖落井钻头21只，主要集中于四川、胜利和克拉玛依油田。 轮尖落井的失效原因是由于钻头产生偏心旋转、牙轮齿槽磨损过多后导致轮尖折断，泥浆进入轴承而失效。钻头产生偏心旋转的原因有： 地层变化或研磨性强造成钻头内排齿磨损或折断； 钻头选型不当或井底不干净、井眼不规则； 使用螺杆钻具复合钻进，钻头所受侧向力大。,牙轮落井的失效原因有： 轮尖折断后，起钻不及时，轴颈沿小轴磨穿锁紧槽，导致锁紧钢球脱落后牙轮落井； 使用螺杆钻具强化钻进，轴承密封失效或发生粘着磨损后导致牙轮落井； 钻头在井下工作异常。 3）、断、掉齿和

21、齿磨平 断齿的主要原因有： 井底有落物； 钻头选型不当或地层硬； 跳钻或井底不干净。 掉齿的主要原因是牙轮壳体过度磨损后，固齿力下降造成的。齿磨平发生在大连、天津的地热井，主要是由于地层硬、研磨性强。,4）、轴承失效 轴承局部承载过大发生粘着磨损失效的原因有： WN值过高，使用单弯螺杆，钻头所受侧向力大； 地层原因、井底有其它异物导致钻头跳钻产生冲击载荷； 钻头发生偏心旋转，轴承承受偏载。 轴承密封早期失效是由于井下环境温度较高或钻头在斜井中使用，而牙轮背锥、掌背与井壁接触又产生较大的磨擦热，使橡胶密封圈受热老化造成的。,5）、联接螺纹断裂、牙掌折断 发生联接螺纹断裂的钻头主要是由于上扣偏斜和

22、扭矩过大，联接螺纹薄弱环节易产生裂纹和裂纹扩展，最后导致联接螺纹断裂。 牙掌折断是从轴颈根部应力集中部位断裂，主要原因有： 上扣的钻头盒不合适或方法不正确，使钻头的牙轮受力，且扭矩过大； 地层原因使钻头直径过度磨损，轴颈强度降低； 钻头受到异常的应力作用。,随着钻井技术的发展，牙轮钻头齿槽磨损近几年变得非常突出，如用转盘加单弯螺杆驱动钻头进行定向钻井作业的复合钻井、摆动钻井、或者在一些硬塑性很强的的地层钻进等。 齿槽磨损是在牙轮钻头没有牙齿保护的齿间槽磨出深槽，严重的会导致齿槽磨穿，轮尖脱落，进一步牙轮落井，造成严重的钻井事故。,1、与偏心旋转相关的断轮尖分析,二、典型失效钻头案例介绍,钻头失

23、效形态,四川牙轮齿槽严重磨损,长庆牙轮齿槽磨穿后轮尖断落井底,江汉锁紧槽磨穿后钢球掉落，牙轮落井,复合钻进技术的摆动钻进,复合钻井钻具组合，使钻头围绕自身轴线旋转运动的同时，在井底做行星运动。,钻头同时有自转和公转的复合钻井方式,牙轮壳体的非正常磨损,这是SPE中介绍的偏心磨损图例，齿槽严重磨损，其中有两排齿齿柱磨出，另有些齿排齿侧磨损,计算机模拟井底模式,计算机模拟的偏离井眼轴线摆动钻进的井底模式，可以看到引起牙轮非正常磨损的圈状凸起未破碎带。,取心岩样充分说明此井钻头出现了钻头偏心磨损，与计算机模拟的结论相吻合。,齿槽磨损主要是由于牙齿在井底的覆盖发生变化，钻头在井底每滚动一圈，每个齿圈的

24、同心圆破碎环带的规律被打乱，导致井底破碎不充分、不均匀，留下一些凸台磨损齿槽，牙轮尖部齿槽部位壳体较薄，容易磨穿钻头失效。,齿槽磨损分析,齿槽磨损易发生的工况,1）、大位移井、水平井、斜井 单弯螺杆的单弯弯矩一般为1.21.5米,外壳弯角有1.0、1.25和1.5三个级别。经过总结发现使用1.5单弯螺杆，钻头易偏磨，有1个牙掌背较另2个严重,因此常用1、1.25二个级别的单弯螺杆。 弯矩、弯角是影响钻头造斜率的两个重要参数，也是影响钻头受力和使用的重要参数。弯角偏移量太大，侧向力大。,2）、摆动钻井 井眼较大，钻头在井底做行星运动距离大，牙齿让出较硬的岩石，当牙轮齿槽转到该位置过来磨齿槽。 3

25、）、地层硬塑性较高 牙齿完全破碎井底较困难，易造成小凸台磨损齿槽。,齿槽磨损问题解决方案,建议井队在钻井施工中，适时改变螺杆转速与转盘转速之比，以延长钻头使用寿命。,使用带S特殊结构、T功能、掌背镶装侧切齿、带密封保护、背锥优化布齿等技术的E系列钻头，具有齿槽强化的钻头。,钻遇研磨性强的地层，建议使用带H特征的钻头。,若发现有齿槽磨损现象，要及时改变钻井参数 修整井底，并选用适合的钻头型号。,使用具有齿槽保护功能的钻头,左图为一种具有齿槽保护功能的钻头，在齿槽边缘镶有小的合金齿，该种钻头有国家专利。,2、与钻头出芯相关的断轮尖失效,钻头中心部位的齿磨损或断落, 使井底相应地层未被切削而留下岩心

26、。钻头轮尖断落会引起牙轮基体迅速的严重损坏，机械钻速猛降。其原因大致有： 1、岩层的研磨性超过了钻头中心齿的抗磨能力； 2、牙轮壳体被冲蚀后齿脱落； 3、井底有金属碎屑引起中心齿破裂； 4、井底形状变化大，更换新钻头后修整井底的措施不当或时间太短。,3、牙轮破裂,牙轮破裂即指牙轮破成两半或几块，但大部分牙轮仍在钻头上，牙轮破裂可以是多种原因造成的，以下是牙轮破裂的一些原因： 1、牙轮打架，一个轴承失效后，牙轮相碾压使一个或多个牙轮破裂； 2、顿钻、溜钻使牙轮受到猛烈冲击； 3、井内硫化氢的腐蚀，导致氢脆； 4、热处理不当使牙轮壳体产生微 裂纹，在钻头工作时，由于疲劳冲击 载荷作用，裂纹扩展而导

27、致牙轮破裂。,4、因上扣原因造成的牙掌断裂,1）、吉林油田钻井二公司70160队在长深5井钻至井深3786.69米后进行更换钻头作业。将8 1/2 HF647GMHY0706 21435号钻头放入钻头盒中，用链钳子将丝扣上严后，用B型大钳双钳正常紧扣时，发现该钻头的1#、3#牙掌折断，接头与钻头一起送回公司 。,2）、吉林油田钻井一公司70168队在长深8井钻进行更换钻头作业。紧扣过程中发现8 1/2HJT617GHL0306 05862号钻头的1#牙掌折断，井队将钻头卸开后送回公司。,8 1/2 HF647GMHY钻头外观损伤检查 1、连接螺纹外观检查 将钻头体送江汉油田钻井管子站，用专用卸

28、扣设备卸钻头，卸扣时卸扣扭矩值超过56kNm。卸开后检查接头端面，有沿周向形成的严重擦伤、撕裂损伤环带,图 接头端面损伤 损伤环带,同样在钻头连接螺纹密封面，也有沿周向挤压环带(下图)，环带宽约8mm，凹陷约0.30mm，表面有严重擦伤、粘着撕裂损伤。 挤压环带 图 钻头密封面损伤特征,连接螺纹除大端的第一、二扣外，其它靠大端侧的螺纹面均严重损伤变形(下图)，并且部分形成卷边。,螺纹严重损伤变形,牙轮壳体损伤特征 2#牙轮四排碎齿1颗，3#牙轮三排碎齿1颗，1、3#牙轮壳体表面有数处圆形碰坑和形状不规则的碰坑 。,3#牙轮背锥面有1个约810mm的损伤面，呈现挤压特征，周围的油漆脱落，邻近部位

29、也有小的损伤。,挤压面,1#、3#牙掌两侧有接触造成的油漆脱落，2#牙掌两侧未见油漆脱落。,将1#牙轮与轴颈分离，可见断裂的部位位于轴颈 非受力侧根部与掌背之间，左低右高，呈斜向断裂。,在解剖的1#、2#轴颈锁紧槽靠二止面侧发现沿周向均匀分布有小的椭圆形钢球压坑，压坑约为0.51mm，坑间距与锁紧钢球间距相同。,凹坑,断口分析：观察1#、3#断口表面， 1#、3#轴颈根部为放射状条纹的收敛处， 3#断口较为典型，该部位为裂纹源的位置，掌背侧为剪切唇，密封面渗碳区断面平直，随后的断面扩展区粗糙，呈放射状扩展，断面边缘穿过掌背的24颗齿孔 。 理化检测分析（见理化检测报告LH2006-1756、1

30、763、1793）： 取断裂的647钻头的1#、3#牙掌材料，和617钻头的1#牙掌材料进行理化检测，金相组织、硬度、夹杂、晶粒度、化学成分检测均未见异常。,2只钻头使用的钻头盒是在套管内壁焊上3根钢条，在上扣、卸扣时，牙轮卡在3根钢条处，限制钻头转动（见下图）。在限位钢条上的两侧均有许多大小不等的合金齿压坑，以及挤压面。说明导致牙掌断裂的原因是上扣时使用的简易钻头盒，以牙轮为卡点，导致轴颈受力，而且在上扣时扭矩过大。,将钻头放在钻头盒内正常上扣时，牙轮在盒里不与钻头盒的壁面、上盖发生接触，即处于不承受扭矩力的状态，钻头盒的上盖起到限制钻头转动的作用，其着力点在靠近喷嘴座端面前进侧的部位，不与

31、牙轮接触。,此处为受力点,3、建议更换现有的简易钻头盒，订购一批供各井队使用。,结论及建议： 1、2只钻头断裂的牙掌材料检测未见异常。 2、由于上扣的钻头盒不合适与方法不正确，使钻头的牙轮受力，且扭矩过大，导致牙掌从轴颈根部应力集中部位断裂，同时还损伤了接头和钻头连接螺纹及密封台肩面。,钻头早期多为背锥齿、外排齿和次外排碎断失效，主要原因是钻头使用钻压较低，钻遇强度高于合金齿强度的燧石结核，造成跳钻严重，在未使用减震器和有掉块的环境下，使得线速度最大的外排齿和与井壁接触的背锥齿，受异常冲击载荷而部分先期碎断，随后发展到整颗齿和整排齿碎断，后期碎断断口磨平，形成外排齿至背锥磨牙轮体成圆弧状的特征

32、。,5、因地层原因造成的断齿,6、因加工原因造成的掉齿,7、因地层原因造成的掉油杯和断牙掌,广安002-Z2-1井,三、IADC三牙轮钻头磨损分级方法 钻头磨损分级：用字母及数字混合编码来说明切削结构、 轴承密封、钻头外径及起钻原因等，如下表所示。,表 牙轮钻头非密封轴承磨损分级规定,钻头使用与磨损记录内容及格式见下表。,钻井工艺与钻头关系参考表,钻头磨损情况表示方法示例： 镶齿钻头钝化特征记录表：,上表为：内排齿损坏1/4；外排齿已全部失效；主要钝化特征是断齿，位置在外排齿位置；密封有效；钻头直径未磨损；牙齿磨损；因机械钻速低而起钻。,钢齿钻头钝化特征记录表：,TQ,FC,1/16,F,A,WT,4,4,R,O,G,B,L,D,O,I,上表为：内、外排齿磨损1/2；主要钝化特征是牙齿磨损，位置是所有齿圈；密封已失效；钻头直径磨损1/16英寸；齿顶磨平；因扭短增大而起钻。,谢 谢 大 家！,