第三节 钻头磨损形态的分析与磨损的预防
时间:2012-04-12 00:57来源:未知 作者:admin 点击:

分析每个回次的钻头磨损形态,是验证钻头工作是否正常, 钻进技术参数是否合理的重要依据。可从中发现问题,及时改进操作。

一、金刚石钻头的正常磨损  
  1、孕镶钻头的正常磨损孕镶钻头的工作原理是z胎体金 属组分与金刚石之间存在磨耗差,使金刚石不断出露,产生自锐,克取岩石。孕镶钻头的正常磨损形态是,金刚石出露量约占粒径的1/3-1/4左右。在钻头旋转尾部形成后支撑,如蝌蚪状, 产生有效工作区(图10一8)。这表明胎体耐磨性与岩石研磨性相适应。在中等研磨性的岩层中钻进,表现尤为明显。
  2、 表镶钻头和聚晶、复合片钻头的正常磨损表镶钻头的正常磨损比孕镶钻头的正常磨损容易观察。凡是下列情况都属正常磨损:
1 )金刚石、聚晶、复合片无断裂、崩落现象,
2 )胎体冲蚀正常,
3 )切削进尺的增加,磨损量逐渐增大,图10-9、10-10、10-11分别为表镶、聚晶、复合片钻头磨损现象。
 二、金刚石钻头的非正常磨损
 (一)金刚石钻头非正常磨损的形态
  1、底唇面被抛光(图10-12)原因:(1)岩石坚硬、致密,研磨性低J (2)选用的钻头胎体太硬,金刚石品级较低, ( 3 )金刚石浓度太高;(4)钻压不足,转速偏高。

  2、胎体端面轻微烧钻(图10-13)原因是: (l)由于金刚 石品级太低,很快磨平J (2)钻压过大,冲洗液量不足,胎体表面与岩石强烈摩擦,产生较高温度,导致轻微烧钻。
  3、胎体端面形成沟槽(图10-14)原因是:(l)由于孕镶 钻头出刃小,压入岩石后,冲洗液难于通过;(2)钻压过大,冷却又不良,排粉困难,重复研磨胎体,端面温度升高,出现微烧,恶性循环的结果,出现拉槽;(3)岩系天然表镶金刚石钻 头,乃因金刚石覆盖不完全,或金刚石脱落所致;(4)孔底有金属或硬岩碎块。
  4、 钻头磨出内、外台阶或锥形(图10-15、10-16、10­-17)原因是:(l)在硬岩层中扩孔钻进,造成外缘磨损;(2)在硬、碎岩层中钻进,钻头内外缘金刚石掉粒或剪断,发生岩心拚塞和重复破碎; (3)用钻头扫探头石、脱落岩心或残留岩心,或松脱的套管接头,使边缘胎体和金刚石过早磨损;(4)双管的内管松脱,绳索取心钻具内管的上部止推或悬挂失灵。
  5、胎体严重损坏〈图10-18、10-19)原因是: (1)下钻时碰到钻孔换径台阶、探头石、或脱落岩心;(2)跑钻墩坏胎 体;(3)钻头在缩径孔段受挤压;( 4)在裂隙发育的地层中钻 进,钻压过大,转速过高,冲洗掖量不足,使胎体产生裂纹,进 而发展成胎体掉块。
  6、胎体出现裂纹(图10-20)原因是: (1)压力过大; ( 2 )岩心自卡,将胎体胀裂; (3)用牙钳拧卸钻头; (4)跑钻墩裂钻头。
  7、钢体严重磨损〈图10一21)原因是: (1)钻孔明塌、掉块,或孔底岩屑过多,严重磨损钢体(2)卡簧座与钻头胎体之 间的间隙太大,磨断钢体,使胎体留于孔内。
  8、水口严重冲蚀(图10-22)原因是: (1)岩层研磨性特 高; (2)冲洗液中含砂量及流速过高;(3)胎体耐磨性偏低,也会导致胎体被冲蚀。
  9、 螺纹部位呈喇叭形〈图10-23)原因是: (l)扩孔器与 钻头螺纹太松,密封台肩未车成900 (2)跑钻撑开螺纹;(3) 钻压过大。

  10内外径早期磨损原因是: (1)在研磨性地层中钻进, 内外保径不良,或内外径未放保径金刚石作加强处理;(2)同心 度不好,超过允许范围,造成偏磨,增大保径金刚石负担,内外径过早磨损。
  11、钻头唇面偏磨(图10-40)原因是: (l)钻头唇面各扇形块磨损程度不均,表明钻头与岩心管的同心度差;(2)钻头中 心线与唇面垂直度差/在高转速钻进中,钻头端面跳动,受力不均所致;(3)有时水口槽大小不一,也会助长唇面的偏磨。
  12、 钻头微烧和烧钻(图10-24、10-25)钻头微烧的表象是胎体轻微变色,金刚石失去光泽。虽可再用,但进尺明显降 低。烧钻是胎体变成蓝色或黑棕色;金刚石碳化,胎体上有烧结的岩粉。严重者,钻头和孔底岩石熔化在一起,造成重大事故

 (二)原因与后果
  通过上面钻头磨损形态的分析可以看出z产生金刚石钻头非正常磨损的起因,主要是操作不当或地层复杂所造成的。除此之外,亦为制造方面的原因,主要是:
  1、钢体清洗不净或金属粉末氧化,烧结时胎体与钢体粘结 不牢,造成胎体整个或部分脱落。
  2、 胎体不耐磨,或未烧结成型,对金刚石包镶不牢,引起早期磨损。
  3、加工同心度不好,造成钻头偏磨。
  4、钻头结构和水路设计不合理,引起烧钻
  5、金刚石质量差,或者保径金刚石摆放不合理,胎体高度偏短等,都会缩短钻头寿命。
金刚石钻头的非正常磨损将导致以下后果:
  1、消耗大量贵重材料。表镶金刚石钻头即使可回收重镶,但 成本亦是高的。
  2、加大了钻头的直接费用。
  3、延误工期,甚至造成孔内事故,经济损失严重。
  由此可见,减少或避免金刚石钻头的非正常磨损,是提高钻探技术经济指标的重要途径。
 
三、正确的操作方法
  1、掌握”五不扫飞”即不用金刚石钻头扫孔、扫残留岩心、扫脱落岩心、扫掉块、扫探头石。
  2、掌握”三必提”,即下钻遇阻轻转无效、岩心堵塞、钻速骤降必须提钻。
  3、钻进过程中,发现钻头”打滑”,不准盲目加压强迫钻进, 或瞬时干钻,应立即提钻。
  4、减压钻进,应用钢丝绳将钻柱拉直后再倒杆。之后,用油缸将钻具提离孔底少许,再启动,以防钻头在重载荷下,突然转 动而损坏。
  5、下钻前要配好机上余只,在四次钻进过程中,不准将钻具 提离孔底加长钻杆。
  6、在复杂地层中,提升钻具不得过快,并随时向孔内泵送 冲洗液,以防”抽涩”作用造成垮孔。
  7、新钻头下孔后,必须进行”初磨飞其目的是z了解钻头 与岩层适应性,使唇面与孔底磨合F磨去钻头虚伪只寸和棱角z 使孕镶金刚石出露等。其方法是:开始轻压(约正常压力的1/3)、 慢转(1OOr/min左右),进尺0.2-0.3m后,逐渐增至正常转速。 第一个回次不宜过长,及时提钻观察钻头磨损形态。
  8、 坚持钻头出现下列情况,不再下孔:
  ( 1 ) 表镶钻头内径比公称尺寸磨损0.2mm;孕镶钻头内径 比公称尺寸磨损0.4mm时。
  ( 2 )表镶钻头有少数金刚石脱粒、挤裂或剪碎。
  ( 3 )表镶钻头金刚石颗粒出露超过1/3以上.
  ( 4 )孕镶钻头因微烧而出现石墨化。
  ( 5 )钻头出现偏磨或变形。
  ( 6 )胎体有缺陷。
  ( 7 )钻头水口和水槽尺寸过小。
  ( 8 )胎体严重冲蚀。
  ( 9 )钻头已异常磨损。

  (10)刚体变形、丝扣破损.

湘公网安备 43012102000050号