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噴射式牙輪鉆頭-牙輪鉆頭發(fā)展史上的重大革命

來源:www.www.as3535.com 作者:admin 日期:2014-04-01 06:16:20 熱度:1036 ℃
牙輪鉆頭在石油鉆井和地質鉆探中廣泛應用。牙輪鉆頭在旋轉時具有沖擊、壓碎和剪切破碎地層巖石的作用,所以牙輪鉆頭能夠適應軟、中、硬的各種地層。特別是在噴射式牙輪鉆頭出現(xiàn)后,牙輪鉆頭的鉆井速度提高,是牙輪鉆頭發(fā)展史上一次重大革命。

在江漢油田王四:14—4井,試驗了一只意大利鉆井工具公司(意文簡稱IDRILL)制造的~83/8時SMDJ型噴射三牙輪鉆頭(以后簡稱試驗鉆頭)。試驗鉆頭(見圖1)有三個主要特點。 1.三個水眼皆為噴射式,水限孔與矛爪整體模鍛,每個水眼孔內裝有可換式硬質合金噴嘴,出口直徑為12.7毫米。噴嘴出口中心離井底的高度約為130毫米,與鉆頭中心線的水平距離為73毫米,噴嘴軸線與鉆頭中心線的夾角約為10。,在牙爪腔的進水流道很平緩,流道軸線與鉆頭中心線的夾角約為25~30。。由噴嘴射出的高速液流直接沖向井底。 2.牙爪是由鎳鉻鉬鋼制成的,牙輪是由鎳鉬鋼制成。 3.軸承結構采用滾柱——滾珠——滑動(帶襯套)——止推軸承。在牙爪軸頸底面和牙輪底面裝有擋泥卷,由不銹鋼制成,可以防止研磨性顆粒進入軸承腔內。矛爪大滾柱跑道直徑約為49.5毫米,滾珠跑道直徑約為41.8毫米,滑動小軸尺寸約為西22×15毫米,外園和端面堆焊耐磨合金(估計是鉻基耐磨合金),滾柱尺寸西11 x 25毫米,數(shù)量17個,滾珠咖12.7毫米,數(shù)量13個。裝配間隙較大。

工程鉆探中用以直接破碎孔底巖石的鉆探工具。工程鉆探施工領域廣泛,鉆進目的和地層條件各異,鉆孔直徑和深度變化范圍很大,因此使用的鉆頭的類型很多。一般常按鉆頭破碎巖石的方式、切削刃或磨料的性質、破碎孔底形狀、鉆頭形狀和鉆頭直徑大小等進行分類。常用的鉆頭類型有硬質合金鉆頭、鉆粒鉆頭、金剛石鉆頭、牙輪鉆頭、刮刀鉆頭、螺旋鉆頭、麻花鉆頭、蛇形鉆頭、勺形鉆頭、沖擊鉆頭和大口徑鉆頭等。

噴射式牙輪鉆頭噴咀軸線空間位置的確定
 
噴射式牙輪鉆頭是噴射鉆井的主要工具。所謂噴射鉆井是指利用高壓鉆井液通過噴咀產生高速液流直接噴向井底。噴射液流的方向若設計得當,即鉆頭噴咀軸線的空間位置確定得正確,那樣強大的沖擊液流,大大有助于及時沖離井底剛出現(xiàn)的甚至即將產生的巖屑,并將它帶到地面上來。誠然,假如噴咀軸線空間位置設計得不適當或確定得不準確,那將導致高速鉆井液流與牙輪相碰,其結果不僅降低了鉆井液對井底的沖洗作用,而且還會將牙輪沖蝕,降低鉆頭的工作壽命。因此,正確確定噴咀的空間位置是鉆頭獲得較高的機械鉆速的技術所在。 盡管噴射式牙輪鉆頭在國內早已大量生產,但至今對該問題尚無可靠的方法。過去設計時,一般都采用作圖法來確定噴射式牙輪鉆頭噴咀軸線的空間位置。其實,此法只是一種近似的設計方法,再加上作圖本身的誤差,其準確性必然受到限制。 本文將通過建立一種計算牙輪表面各點至噴咀軸線距離的數(shù)學公式,并編成計算程序進行電算,從而得出噴咀軸線空間位置的精確確定方法。


鉆井企業(yè)自1967年開始,使用了有限數(shù)鋟的密封儲油軸承噴射式三牙輪鉆頭,其型號為:2AH(rHy)。 上謝爾金鉆頭廠和達拉戈貝斯克鉆頭廠分別制造了Ⅲ190.5C—rHy和Ⅲ269.9C—rHy型鉆頭。在低轉速下工作,其軸承壽命比普通鉆頭高,從而使鉆頭的使用壽命及進尺的平均值提高30~40%。  

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