鉆井工具-PDC鉆頭簡介

2020-10-10 12:06:33

PDC鉆頭

基本介紹

PDC鉆英語：聚晶金剛石緊湊鉆頭

多晶金剛石復(fù)合片鉆頭的縮寫,。它是石油鉆探行業(yè)中常用的鉆探工具。

復(fù)合片的形狀為圓形,，并鑲嵌并焊接在圓柱形切削刀具上,，并將切削刀具安裝在鉆頭體上，成為PDC鉆頭,。 PDC鉆頭的成本遠(yuǎn)低于天然鉆頭金剛石鉆頭,，但僅適用于軟至中硬地層。 PDC鉆頭在1970年代初期成功制造并使用后,，發(fā)展很快,。它們可用于較低的鉆壓和較高的速度，較高的鉆進(jìn)鏡頭和較低的單位鏡頭成本,。在中國的某些油田,，在刮板上鑲嵌并焊接的金剛石多晶復(fù)合片的使用也取得了良好的效果。

基本結(jié)構(gòu)

PDC鉆頭是一體式鉆頭,。整個(gè)鉆頭沒有運(yùn)動(dòng)部件,，并且具有相對(duì)簡單的結(jié)構(gòu)。它大致由鉆頭底座,，鉆頭切削齒,，噴嘴和切屑槽組成。

鉆基體

根據(jù)鉆頭體的材料和制造方法,，PDC鉆頭可分為鋼體PDC鉆頭和碳化鎢基體PDC鉆頭,。

鋼制PDC鉆頭的表面不耐腐蝕，并且直徑容易變小,?；w型鉆頭的碳化鎢合金具有抗腐蝕和抗磨損的特性，因此可以使用更高的鉆頭壓降和更高的鉆井液含量,。砂量大,，易于優(yōu)化水力設(shè)計(jì)，具有更大的設(shè)計(jì)靈活性和更長的鉆頭壽命,。

PDC鉆頭矩陣具有四種基本的冠形：魚尾,，淺錐，短拋物線和拋物線,。

魚尾PDC鉆頭的鰭片非常長,，這增加了復(fù)合刀片的高度，并且還增加了鉆頭冠和地層之間的間隙,，從而使鉆屑易于排放到環(huán)形空間和不會(huì)粘附在鉆頭主體上,，這有利于噴嘴的清潔。此鉆頭的最大特點(diǎn)是,，它可以減少泥包和與泥包有關(guān)的鉆井問題,。魚尾PDC鉆頭適合于旋轉(zhuǎn)鉆井的垂直井和定向井的鉆探，也適合于鉆探非常粘稠的頁巖地層,。

淺錐PDC鉆頭在四個(gè)胎冠形狀中具有最小的胎冠面積,，集中了液壓能，并且易于清潔,。由于其形狀依賴于更長的規(guī)格和適當(dāng)?shù)膶?duì)中,，因此它還可以在快速鉆井過程中保持方位角的穩(wěn)定性和井斜。鉆頭復(fù)合板的密度不易過大,，只能用于旋轉(zhuǎn)鉆孔,，適合于鉆入中間層。

短拋物線形鉆頭具有錐形冠,，并且冠相當(dāng)圓,。這種設(shè)計(jì)允許在鉆頭的外側(cè)布置大量的切削齒，這使得鉆頭的磨損更加平衡,。短拋物線型PDc鉆頭在轉(zhuǎn)盤鉆,，井下動(dòng)力鉆和定向鉆中相對(duì)穩(wěn)定，最適合可能遇到硬夾層的鉆探區(qū)域,。

拋物線形鉆頭整個(gè)冠上的載荷分布均勻,，沒有明顯的載荷過渡區(qū)，載荷也沒有過分集中,。這種冠狀形狀可以在肩部和鉆頭的直徑上放置更多的切削齒,，因此最適合于高速井下動(dòng)力鉆。拋物線鉆頭具有良好的磨損壽命,，但是這種類型的鉆頭具有較大的冠面pdc鉆頭布齒,，并且需要較高的流量和液壓能才能實(shí)現(xiàn)清潔和冷卻。鉆夾層時(shí),，鉆頭的鼻子局部受損,。

鉆頭分類

根據(jù)材料分類

⒈屠體PDC鉆頭

Car體型金剛石復(fù)合材料（PDC）鉆是一種切割型鉆,，其中，金剛石復(fù)合材料通過釬焊焊接到鉆頭基體上,。將基體鉆頭用碳化鎢粉末燒結(jié),，然后用人造多晶金剛石復(fù)合片釬焊在碳化鎢基體上，并用天然金剛石磨平,。

⒉鋼體型PDC鉆頭

PDC鋼鉆頭是通過對(duì)鎳,，鉻和鉬合金進(jìn)行機(jī)加工而形成的。熱處理后,，在鉆頭體上鉆一個(gè)孔,，將合成多晶金剛石復(fù)合片壓入（緊密配合）到鉆頭體中，并使用圓柱形碳化鎢測(cè)量直徑,。

根據(jù)行業(yè)分類

⒈用于地質(zhì)勘探的復(fù)合鉆頭

復(fù)合片鉆頭主要用于地質(zhì)調(diào)查和勘探,，適用于軟至中硬巖層。目前,，一些制造商新開發(fā)的新型復(fù)合材料片可用于硬度為十分之一的巖層,。

⒉煤田鉆探采用復(fù)合鉆頭

主要用于煤礦上層煤層的鉆探和開采。一般來說,，煤田的巖層相對(duì)較軟,，復(fù)合鉆頭被廣泛使用，例如螺栓鉆頭和三翼鉆頭,。

⒊用于石油勘探的復(fù)合鉆頭

鉆頭主要用于油氣田的鉆井,。當(dāng)前pdc鉆頭布齒，用于油田的復(fù)合切屑鉆頭是所有復(fù)合切屑鉆頭中最昂貴和最苛刻的,?？梢哉f是復(fù)合鉆頭中的貴族。

維護(hù)

1,、在鉆制鋼零件時(shí),，請(qǐng)確保充分冷卻并使用金屬切削液。

2,、好的鉆桿剛性和導(dǎo)軌間隙可以提高鉆孔精度和鉆頭壽命

3,、請(qǐng)確保磁性底座和工件水平且清潔。

4,、在鉆薄板時(shí),，加固工件。鉆孔大型工件時(shí),，請(qǐng)確保工件穩(wěn)定,。

5、在鉆孔的開始和結(jié)束時(shí)，進(jìn)給量應(yīng)減少1/3,。

6,、對(duì)于鉆孔過程中含有大量細(xì)粉的材料，例如鑄鐵,，鑄銅等,，您可以使用壓縮空氣來幫助去除切屑，而無需使用冷卻劑,。

7、請(qǐng)及時(shí)清除纏繞在鉆體上的鐵屑,，以確保順利清除切屑,。

安全操作

1、在操作過程中,，請(qǐng)穿著工作服,，安全眼鏡，頭盔等,；請(qǐng)不要穿著寬松的衣服和紗布手套,，以免發(fā)生危險(xiǎn)。

2,、為防止鐵屑刮傷您的手,，請(qǐng)?jiān)阢@孔時(shí)使用鐵鉤除去鐵屑。

3,、使用前,，請(qǐng)檢查鉆頭是否有刮痕，如果有刮痕,，請(qǐng)不要使用,。

4、如果多晶金剛石復(fù)合片鉆頭卡住,，請(qǐng)立即關(guān)閉電動(dòng)機(jī),。

5、更換或拆卸鉆頭時(shí),，請(qǐng)確保斷開設(shè)備的電源,。

6、鉆頭旋轉(zhuǎn)時(shí),，請(qǐng)勿用手觸摸,，以免發(fā)生危險(xiǎn)。

7,、多晶金剛石復(fù)合片鉆頭切削刃很硬,，但也很脆。請(qǐng)注意保護(hù)它。如果多晶金剛石復(fù)合片鉆頭碎裂會(huì)影響鉆孔效果,，也可能導(dǎo)致鉆頭破裂,。

發(fā)展?fàn)顩r

在過去的幾年中，PDC切割齒的質(zhì)量和類型發(fā)生了巨大的變化,。如果將1980年代的牙齒與今天的牙齒進(jìn)行比較,，兩者之間的差異會(huì)很大。由于混合工藝和制造工藝的變化,，當(dāng)今的切削齒的質(zhì)量和性能要好得多,，從而大大提高了鉆頭的耐蝕性和抗沖擊性。

工程師還優(yōu)化了碳化鎢基體和人造金剛石之間的界面,，以提高切削齒的韌性,。多層金剛石技術(shù)的創(chuàng)新也已被用來改善產(chǎn)品的耐磨性和熱穩(wěn)定性。

除了材料和制造工藝的發(fā)展外,，PDC產(chǎn)品在牙齒設(shè)計(jì)技術(shù)和牙齒排列方面也取得了重大突破?，F(xiàn)在，PDC產(chǎn)品可以用于以前無法使用的區(qū)域,，例如更硬,，更具磨蝕性和可變性的地層。擴(kuò)展到新領(lǐng)域?qū)饎偸ü潭ǖ毒撸┿@頭和牙輪鉆頭之間的平衡產(chǎn)生了很大影響,。

最初,，PDC鉆頭只能用于軟頁巖地層，因?yàn)橛操|(zhì)夾層會(huì)損壞鉆頭,。但是,，由于新技術(shù)的出現(xiàn)和結(jié)構(gòu)的變化，PDC鉆頭現(xiàn)在可用于鉆探硬質(zhì)夾層和硬巖層的長段,。 PDC鉆頭正成為人們?cè)絹碓蕉嗟倪x擇,，尤其是隨著PDC牙齒質(zhì)量的不斷提高，這種情況越來越突出,。

由于鉆頭設(shè)計(jì)和齒的改進(jìn),，PDC鉆頭的可定向性也得到了改善，這進(jìn)一步削弱了過去的電鉆中牙輪鉆頭的優(yōu)勢(shì),。目前,，PDC鉆頭每天都在擠壓許多應(yīng)用中的鉆井應(yīng)用中的牙輪鉆頭市場(chǎng)。