金钢石强化镶齿钻头

旋冲钻井所用的钻头性能的优劣是影响液力旋冲钻井技术（该技术是攻克硬地层的极有效措施）能否推广的主要因素。金刚石强化镶齿有其独特的极高耐磨性和耐冲击性，美国在这方面的技术取得了巨大成功。例如，在Ａｒｋｏｍａ油田，金刚石强化镶齿旋冲钻头尺寸为φ２００ｍｍ（７％ｉｎ）～３１１ｍｍ（１２１／４ｉｎ），用于钻表层井眼和技术套管井眼，效果良好。其优点是：①金刚石强化镶齿旋冲钻头的平均进尺比邻并标准旋冲钻头多８９％，具有较长的进尺寿命，节约了起下钻的时间；②整个钻井过程中，金刚石强化镶齿旋冲钻头比标准的旋冲钻…     

钻头齿面堆焊用硬质合金焊条的改进

现文尝试把牙轮钻头齿面堆焊用管装粒状铸造碳化钨焊条中的碳化钨用球状烧结碳化钨取代，并将管皮厚度减小，制成薄皮管装球状烧结碳化钨焊条。室内试验表明，焊条的抗冲击磨料磨损有较大提高，而球状碳化钨的多少是影响焊层抗磨性能的重要因素。     

PDC钻头切削齿改善了PDC钻头在硬地层中的钻井性能

改进ＰＤＣ钻头切削齿技术大大有助于工业部门将ＰＤＣ钻头作为有效的钻井工具,为了满足不同的钻井需要,要求对切销齿进行特殊的设计。大量的研究和开发工作有助于分析金刚石片／碳化钨交界面。     

金刚石增强复合齿提高了牙轮钻头的性能

通过大量的试验数据介绍了ＤＥＩ金刚石增强复合齿的性能、特点和优越性。ＤＥＩ楔形齿一改传统保径齿的被动保径状态，通过优化金刚石的成分，增强齿的强度和韧性，修改现有碳化钨齿的几何形状，从而产生了新一代的进攻金刚石增强保径合金齿，提高了钻头的保持井径的能力，更可靠地保持了钻头的切削结构，延长了钻头的保持机械钻速的时间，使钻头的使用寿命更长，完井时间更短。     

三层PDC牙轮钻头

据ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒ报道，美国宾州州立大学和Ｄｅｎｎｉｓ工具公司正为聚晶金刚石复合片（ＰＤＣ）钻头研究一种大气微波烧结工艺，可为碳化钨开辟新的制造途径；如制造极硬金刚石－碳化钨合成物获得成功，将极大提高钻井效率；如与新金刚石ＰＤＣ技术结合起来，可使新钻井工艺实现商业化，得到推广应用，大大降低钻井成本。美国金刚石材料公司开发一种三层合成物ＰＤＣ切削刃，它包括碳化钨钴底层、碳化钨钴金刚石中间层和金刚石面层。这种材料专用于在中、硬断裂岩石钻进的切削刃，可代替钻硬岩石的牙轮钻头和顿…     

用新型PDC钻头钻地热井

使用外径为8(15/32)in、内径为4in的新型PDC取心钻头进行了一项地热井钻井试验,钻头体上焊有57个新型PDC切削齿,其侧偏角和后倾角均为-10°。这种钻头的特点主要体现在所使用的新型PDC切削齿上。(1)这种新型PDC切削齿的材料与某家日本制造厂商已研制成的用以钻坚硬、高温岩石层的切削齿材料相同。(2)传统的PDC切削齿的金刚石层是露在外面的,在钻坚硬的岩石时很容易碎裂。因此,新型齿的金刚石层几乎被碳化钨层所覆盖,以防止其碎裂破坏。 试验是在井下1900m深处进行的。被钻的岩石是非常坚硬的花岗岩(单向抗压强度约为1100kgf/cm~2),而且此处岩石的温度达250℃左右。使用膨润土泥浆。钻压在0.6tf～12tf(吨力)之间变化,以保持恒定的大约2cm/min的机械钻速。泥浆的流量及钻头转速分别为1m~2/min和27rpm。 钻头钻进深度大约为5m。PDC钻头在钻井之后其磨损程度或脱落为60％左右。 从钻井试验结果来看,显然这种新型PDC取心钻头可以用于钻非均质的高温、坚硬的岩石层。     

为牙轮钻头安上“金钟罩”

为满足用户的具体需求，美国瓦瑞尔国际公司在其牙轮钻头系列产品上应用了金刚石保护技术。 这种技术是在钻头制造过程中将齿顶敷有金刚石层的钻头镶齿布置到牙轮钻头的背锥和外齿排中以及牙掌尖的前导边缘，以加强在研磨性地层中钻进时对钻头的保护。这种钻头推荐用于井下马达钻井、定向钻井以及旋转可导向钻井作业中，特别是在诸如砂岩、粉砂岩、花岗岩和石灰岩等研磨性地层中使用这种钻头可获得良好的钻井效果。     

脊形金刚石元件钻头技术研究与应用

针对圆柱形PDC切削齿易热磨损、撞击损坏、形成泥包及锥形切削齿需要较大钻压的问题,研究了脊形金刚石元件钻头技术。该技术将Axe*脊形金刚石元件集成到PDC钻头上,当Axe*脊形金刚石元件与岩石接触时,脊形金刚石层施加集中载荷在尖端周围,其产生的应力远大于传统PDC切削齿产生的应力,不仅剪切而且压碎岩石,脊形金刚石层周围的钻井液易于接近并冷却切削齿,从而延长切削齿寿命。现场应用结果表明:与传统PDC切削齿钻头相比,AxeBlade*钻头的使用寿命大大延长,可提高单只钻头的钻进进尺和机械钻速,减少起下钻更换钻头次数,缩短钻机运行时间,显著提高钻井效率。最后提出以下发展建议:充分利用脊形金刚石元件的超耐磨性、岩屑分散性和散热性,研发适合某一特定地层岩石的个性化钻头;开展脊形金刚石元件PDC钻头的研发,以适应超硬和超研磨性地层。研究结果可为深水钻井、超深井钻井和干热岩钻井奠定一定的技术基础。     

金刚石增强复合齿提高了牙轮钻头的性能

本文通过大量的试验数据介绍了DEL金刚石增强复合齿的性能、特点和优越性。DEI楔形齿－改传统保径齿的被动保径状态。通过优化金刚石的成份，增强齿的强度和韧性，修改现有碳化钨齿的几何形状，从而产生了新一代的进攻型金刚石增强保径合金齿。提高了钻头的保持井径的能力，更可靠地保持了钻头的切削结构，延长了钻头的保持机械钻速的时间，使钻头的使用寿命更长，完井时间更短。     

钢齿牙轮钻头齿面强化材料及强化工艺进展

综述了国内外钢齿牙轮钻头齿面强化材料以及强化工艺的研究现状。简要分析了各发展阶段齿面强化材料以及强化工艺的主要特点和存在的主要问题 ,国内外多以金刚石作为牙轮钻头强化材料 ,比较成熟的技术是制造金刚石的PDC复合片 ,采用钎焊或机械装配的方法实现钻头的齿面强化。目前研究较多的是应用电镀或化学镀工艺在钢齿牙轮钻头齿面镀覆一层金刚石 ,以其高耐磨性达到钻头的齿面强化。     

以属性为基础的钻头分类系统

国际钻井承包商协会（ＩＡＤＣ）牙轮钻头分类系统提供了有价值的信息，但是，它不能用作专门的钻头比较工具。ＩＡＤＣ码通常在没有代用方法来指导选择用于特定钻井作业的钻头时才使用。它采用三位数来描述钻头特性。第一位数表示是钢齿钻头还是碳化钨镶齿钻头，同时，还...     

休斯·克里斯坦森公司的新型PDC钻头及牙轮钻头

美国休斯·克里斯坦森公司新近推出一种称为Gerlesis XT的新型PDC钻头,能够用于钻进硬度和研磨性更大的地层。Genesis XT型PDC钻头采用了该公司的新一代切削齿和已获专利的切削深度控制技术,以便能在恶劣的钻井环境中提高钻头的稳定性和耐用性。其新一代切削齿称之为OdysseyTM系列齿,工程技术人员对齿上碳化钨基体与人造金刚石层之间的界面进行了优化,从而使这种齿的韧性大为改善。由于采用了EZSteerTM切削深度控制技术,该钻头在钻进一般性地层时更为平滑和稳定,而在钻进有夹层的地层时,其SmoothCutTM(平滑切削)技术则又能使钻头获得良好的钻进效果。另外,该新型钻头因采用了多层式金刚石层技术而具有优良的耐磨性能。这些技术的综合运用延长了钻头寿命、提高了钻井效率。     

威德福公司可钻式钻鞋的结构特点及现场应用

套管钻井技术现场施工中处理钻头主要有钢丝绳更换钻头和应用可钻式钻鞋两种方法，前者操作较为复杂，而后者不需要对钻头进行任何回收处理，就可以立即实施固井作业。威德福公司可钻式钻鞋（Drillshoe^TM）已经发展到第三代产品。其中第一代、第二代钻鞋主要由钢质本体、铝质可钻式内核及刀翼、热稳定性金刚石或碳化钨切削齿、铜质或陶瓷质喷嘴以及保径垫所组成。第三代钻鞋主要由铜质本体、铝质内核、金刚石切削齿和铜质刀翼、侧翼保径垫以及尾端扶正器所组成，其刀翼是不可钻的，但是，经过简单操作即可将其胀开，从而使钻头转化为可钻。威德福的可钻式钻鞋在大量表层套管钻井及尾管钻井中的应用表明，应用该钻鞋不但可以大大缩短作业周期、节约钻井费用，而且可以解决钻井液漏失、套管下不到位等问题，因此可以广泛用于表层套管钻井以及一些渗漏层的尾管钻井施工中。     

利用测井资料进行金刚石钻头设计和选型

在弹性力学理论基础上，建立起预测岩石力学特性的数学模型以及金刚石钻头设计参数的计算模型，并利用现场测井资料对金刚石钻头设计参数（保径材料、水力结构、切削齿尺寸、布齿密度以及钻头剖面）进行了分析研究，针对地层岩性特点优化钻头设计，并相应地推荐了适用的钻头型号。现场应用表明，利用该方法设计制造的钻头能显著提高钻速，降低钻井成本，社会和经济效益显著     

PDC钻头切割齿磨损分析及改进建议

指出PDC钻头切削磨损包括:崩齿、掉片、金刚石层脱落及齿柱冲蚀等。因此,提出PDC钻头应改进切削结构、完善制造工艺、规范操作规程,旨在提高PDC钻头的切削功能,延长其使用寿命,减少钻井成本。     

几种典型难钻地层提速方法

PDC钻头在极硬、强研磨性和软硬交错等非均质地层中,机械钻速低,使用寿命短,因此,需要采用新的钻井工具和方法解决难钻地层的钻井提速问题。针对硬脆性地层、硬塑性地层及强研磨性地层等典型难钻地层,提出了相应的提速提效钻头钻具组合方法。指出在硬脆性地层和硬塑性地层中,可分别采用液动冲击器+锥球齿金刚石钻头、扭力冲击器+尖圆混合齿钻头,以实现钻井提速;而对于硬地层定向段的提速,则可采用等壁厚大扭矩螺杆+混合钻头来实现。现场应用结果表明:这些提速提效钻头钻具组合大幅提高了机械钻速,降低了钻井成本,可推广应用。所得结论可为难钻地层的钻井提速方案选择提供参考。     

XC-82型液力旋冲钻具及配套钻头的性能测试

XC－82型液力旋冲钻具及配套钻头是为满足深井硬地层钻井需要而研制的,主要由水击阀、支承座、冲锤、节流阀、砧轴、筒体及配套旋冲钻头组成。对这种钻具进行了冲击力、冲击频率、配套旋冲钻头与牙轮钻头机械钻速对比,以及泵流量、钻具行程和背压等参数对钻具性能的影响等一系列测试。测试结果表明,在主泵流量为100～350L/min条件下,钻具冲击能为11．5～132J,冲击频率为10～18Hz。钻具结构简单,零部件少,加工使用方便,性能稳定、可靠,主要技术性能与国内同类产品相比是比较先进的。     

自激式扭力旋冲器的模拟仿真与试验

PDC钻头在深硬地层钻进时所受的黏滑振动是制约其高效利用的技术瓶颈。为了降低深硬地层钻进过程中钻头所承受的黏滑振动,引入了高频自激式扭力旋冲器。通过对旋冲器工作原理的分析,利用有限元软件(ANSYS/LS-DYNA)建立了PDC钻头非线性动力学三维模型。模拟了在有、无旋冲器作用下PDC钻头的磨损状况、运动特性以及岩石的失效情况,并在现场进行了多口井的试验。试验结果表明:旋冲器产生的高频扭转冲击力能有效提高PDC钻头和岩石受力的均匀性,抑制钻头所受的黏滑振动和切削齿的损坏。使用旋冲器能提高钻头的破岩效率,缩短钻井周期,为扭转冲击技术在深硬地层提速提供了重要的技术参考。     

混合型金刚石烧结体取心钻头的研制及应用

针对三角形金刚石烧结体取心钻头在中—中硬非均质地层钻进时切削齿易碎断的问题，采用以三角形金刚石烧结体和圆锥形金刚石烧结体表镶而成的混合切削结构取心钻头，可减少或避免上述弊端。在胜利、吉林、四川、新疆等油田的现场应用表明，该钻头有较大的适用范围。     

PDC钻头技术的新进展

近年来,国外ＰＤＣ技术和ＰＤＣ钻头技术有了长足的进步,出现了许多新概念、新技术和新产品。简要介绍了几种新型ＰＤＣ切削齿,如装有两层金刚石片、可显著延长钻头寿命的ＴｅｃＭａｘ切削齿,为适应特定岩性而增加金刚石厚度、可提高新钻头耐用性的ＳｏｎｉｃＭａｘ切削齿,以及能在恶劣作业条件下增加使用寿命的ＣＬＡＷ和 ＲＩＮＧ ＣＬＡＷ切削齿。还分别介绍了近期开发出的几种新型钻头,包括根据以扭矩的有效控制为基础的双扭矩概念而设计的新一代ＰＤＣ钻头,通过重新优化钻头的机械钻速、稳定性和耐磨性之间的关系而设计的、具有独特切削结构的多（异）尺寸切削齿钻头,以及由孕镶金刚石刮刀、ＰＤＣ切削齿和热压孕镶金刚石组成的多重切削结构钻头等