PDC钻头的特点和 破 岩 机 理.doc

前言
自PDC钻头问世以来,以其优良的性能及随之而带来的经济效益,越来越多的受道现场作业队的青睐。然而美中稍有不足的是,在现场的应用中,PDC只是PDC而以,也就是说,作业人员对其了解还不是很深刻。鉴于此,本人欲从其特点,包括PDC钻头的设计特点和它的结构特点,还有其破岩机理上给予归纳、总结和分析、推理,以期望能为现场作业提供一点技术上的借鉴和参考。

PDC钻头的特点和破岩机理
摘要:本文在简要介绍了PDC钻头的物质成份,两大类别(胎体钻头和刚体钻头)及其不同物质在钻井作业过程中所起的作用的基础上,归纳、总结了PDC钻头特点,包括其设计特点和结构特点;同时较详细地分析了在打定向井时,PDC钻头的结构特征因素对造斜率的影响;另外也在分析、归纳、总结国内外专家、学者的独特见解的基础上,对PDC钻头的破岩机理,也在一定程度上给予阐述。并在此基础上,最后也提出了一些PDC钻头的选型依据。
关键词: PDC钻头; 特点; 机理分析
Abstract:This themsis briefly introduces which materials PDC bit is made from,how it is manufactured,and the different types of PDC bits,also shows you the principal functionsof the different materials of PDC bit in drilling----on the basis of these,summaries the characteristics of PDC bit,including its designing characteristics and structural characteristics,and specificly analyses the effect of its structural characteristics on the leaning ration in the controlled directional drilling。At the same time ,after studying the specific ideas of the different experts at home and abroad,to some extent,analyses and summaries the rock breaking mechanism of PDC bit。In the end ,on this basis,gives you some facters that can help you how to choose PDC bit effiently。
Key words: PDC bit; characteristics; Mechanism analysis
正文:
近年内,随着PDC钻头的广泛应用,PDC钻头在型号和质量上都进行了较大的改进,已经在软到硬的地层中逐步使用,并且取得了较好的经济效益,为更好地使用PDC钻头,使其最大限度地发挥优势,以便更好地服务于钻井作业,特从其特点和破岩机理方面撰写此文。
PDC钻头,就是聚晶金刚石复合片钻头,即Polycrystalline pact
Bit。它以金刚石为原料加入粘结剂在高温下烧结而成。复合片为圆片状,金刚石层厚度一般小于1mm,切削岩石时作为工作层,碳化钨基体对聚晶金刚石薄层起支撑作用。两者地有机结合,使PDC既具有金刚石地硬度和耐磨性,又具有碳化钨地结构强度和抗冲击能力。由于聚晶金刚石内晶体间地取向不规则,不存在单晶金刚石固有地解理面,所以PDC的抗磨性及强度高于天然金刚石的,且不易破碎。PDC由于多种材料的存在,热稳定性较差,同时脆性较强,不能经受冲击载荷。
PDC钻头的特点
1973年美国开发了聚晶金刚石复合片钻头,国外广泛应用于软-中硬地层。在中东和北海的深井及海洋钻井中首先获得了高井尺、高钻速,大大缩短了建井周期,降低了钻井成本,受到了钻境界的广泛重视,成为钻井工具的一项重大成就。国内对PDC钻头也引起了极大的关注和兴趣,随着钻井技术人员对PDC钻头的认识和实践,它正在逐步取得
较好的使用效果。
按钻头材料及切削齿结构划分,PDC钻头有钢体和胎体两大类别(间上图1-2)
胎体钻头用碳化钨粉末烧结而成,用人造聚晶金刚石复合片钎焊在碳化钨胎体上,用天然金刚石保径。碳化钨胎体耐冲蚀、耐磨、强度高、保径效果好。钻头水眼水道面积可以根据钻井工艺需要的水力参数来设计
,有较大的灵活性。胎体外形可以根据地层特点设计,变化胎体形状只要改变模具而不需要增加设备。钢体P