油钻井和地质钻探中应用多的还是牙轮钻头。牙轮钻头在旋转时具有冲击、压碎和剪切破碎地层岩石的作用,所以,牙轮钻头能够适应软、中、硬的各种地层。特别是在喷射式牙轮钻头和长喷嘴牙轮钻头出现后,牙轮钻头的钻井速度大大提高,是牙轮钻头发展史上的一次重大革命。牙轮钻头按牙齿类型可分为铣齿(钢齿)牙轮钻头、镶齿(牙轮上镶装硬质合金齿)牙轮钻头;按牙轮数目可分为单牙轮、双牙轮、三牙轮和多牙轮钻头。国内外使用 多、 普遍的是三牙轮钻头。在石油、勘探以及各种钻探行业中牙轮钻头是不可缺少的重要部分,但是牙轮钻头对一些钻探行业来说价格实在太高,这就促使一些钻探行业对三手牙轮钻头产生了很大兴趣,其价格低,质量可靠(在石油钻探中只使用了其寿命的1/3),为钻探行业降低了大量成本,所以三手牙轮钻头已经成为一些钻探行业中的一重要部分。
地层岩性对钻头失效的影响表现在钻井工艺上:影响钻进速度、钻头进尺;使钻井过程出现井漏、井喷、井塌和卡钻等复杂情况;使泥浆性能发生变化;影响井眼质量,如井斜、井径不规则,进而影响固井质量。通过分析地层岩性及其对钻井工艺的影响,可对钻头选型和使用的合理性进行判断。
粘土、泥岩和页岩层影响:较易吸收泥浆中的自由水而膨胀,使井径缩小,造成下钻遇阻,甚至卡钻,随着浸泡时间的延长,又会产生掉块剥落,使井径扩大,造成井塌。应尽量使用清水或低比重低粘度的泥浆钻进。炭质页岩联接力弱,容易垮塌。泥质岩层质软,钻速快,也容易泥包。
砂岩:其性质依颗粒的大小、成分以及胶结物的不同有很大差别。颗粒越细、石英颗粒越多、硅质和铁质胶结物越多则越硬,对钻头磨损越大,如石英砂岩;泥质胶结物越多,云母和长石的成分越多则较软易钻;颗粒越粗,胶结物越少,渗透性越好,易产生泥浆的渗透性漏失,并在井壁上形成较厚的泥饼,引起粘附卡钻等复杂情况,造成钻头的非正常使用。
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