《钻头失效原因分析形式与失效原因分析.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钻头失效原因分析形式与失效原因分析.ppt（30页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、钻头失效原因分析,钻头失效主要因素,产品对地层的适应性,误操作,三牙轮钻头失效形式与失效原因分析,喷嘴冲蚀,重复使用碳化钨喷嘴，这种情况经常出现。如果一个或多个喷嘴被堵死，那么未被堵死的喷嘴很可能由于下列原因而冲蚀：1、泥浆中含沙量过高;2、相对喷嘴尺寸喷速太高。如果喷嘴取下再用，其内径很可能冲大或喷嘴入口冲蚀。,牙掌折断,由于钻头通过小井眼，受井壁侧向力作用，在掌背磨损后，牙掌所受的弯矩过大，掌背与井壁摩擦产生的热裂纹等是造成牙掌折断的原因。,掉齿/牙齿松动,多数情况下是因为齿和齿孔之间固齿力不够，牙轮壳体冲蚀也会导致牙齿松动掉齿。有时是因为牙轮钢材太软（牙轮未经过适当的热处理），固齿力不足
2、。牙轮热处理后心部硬度过高，使合金齿压入齿孔后，孔周围产生裂纹，固齿力下降。因为压齿角度错误导致孔壁受损。,齿折断、碎裂,常见形式是碎裂和折断（碎裂是指齿上有一小部分碎掉）影响碎裂和折断现象的速度和程度有三个基本因素,即地层因素,操作因素（钻压、转速）和钻头选型。造成特别严重的断齿和碎裂的原因：对于钢齿：1、选型错误,地层太硬；2、钻压或转速太高(钻压高易造成内排齿和中排齿折断;转速高易造成外排齿折断)；3、井底有落物；4、使用的钢材不当或热处理不当；,对于镶齿：1、选型错误；2、轴承失效，牙轮打架；3、牙齿与齿孔配合不当,牙齿可以在齿孔中转动导致断齿；4、合金齿有缺陷；5、钻压和/或转速太高
3、；6、下钻时碰撞井壁台肩或井底；7、井底有落物；,齿折断、碎裂,外径磨损,外径磨损是指保径区域的外部磨损；原因与地层的研磨性，钻头型号和钻井参数有关。,钻头出芯,钻头中心部位的齿磨损或断落,使井底相应地层未被切削而留下岩心。原因大致有：1、岩层的研磨性超过了钻头中心齿的抗磨能力；2、牙轮壳体被冲蚀后齿脱落；3、井底有金属碎屑引起中心齿破裂；4、井底形状变化大，更换新钻头后修整井底的措施不当或时间太短。,牙轮破裂,牙轮破裂即指牙轮破成两半或几块，但大部分牙轮仍在钻头上，牙轮破裂可以是多种原因造成的，主要原因：1、牙轮打架，一个轴承失效后，牙轮相碾压使一个或多个牙轮破裂；2、顿钻、溜钻使牙轮受到猛
4、烈冲击；3、井内硫化氢的腐蚀，导致氢脆；4、热处理不当使牙轮壳体产生微裂纹，在钻头工作时，由于疲劳冲击载荷作用，裂纹扩展而导致牙轮破裂；,密封失效,轴承“O”形圈常常因研磨和受热而失效，轴承“O”形圈失效是轴承失效的最普遍的原因，密封失效原因：1、钻头存放时间太长，超过保质期；2、钻头存放及使用时，尤其是划眼与井壁产生摩擦热，受热影响橡胶密封圈老化失效；,3、未充分循环泥浆即钻进；4、过大的钻压和转速组合，尤其是转速过高，会导致轴承咬死，密封失效；5、掌尖过薄，用钻头划眼，碰井壁以及井下落物，掌尖严重冲蚀,都会造成掌尖缺损，密封圈外露而损坏；6、研磨性颗粒通过牙掌密封面与牙轮底平面之间的间隙，
5、侵入轴承密封圈，导致密封失效；,轴承旷动,由于轴承锁紧失效以及牙轮轴孔磨损，轴承旷动。主要原因：1、锁紧钢球碎裂，掉落；2、卡簧碎、断；3、密封失效，轴承磨损。,PDC钻头失效形式与失效原因分析,研磨性磨损,复合片磨损面较平整，聚晶层和合金支撑部分一起磨损出平面，对钻头复合片类似砂轮一样的磨损损坏方式。,原因：主要是钻遇砂岩等研磨性较强的地层；如富石英砂岩和大牛地石盒子盒8组砂岩，目的层为砂岩地层的水平段钻头常以这种磨损方式出现。表现：钻速逐渐变慢直至起钻，如果不起钻强行钻进将磨损胎体导致钻头报废应对措施：低转速高钻压；采用大排量携岩，防止因携岩不充分导致二次磨损；选择布齿密度高的钻头、抗研磨
6、性强的进口复合片,研磨性磨损,冲击损毁（脱层、断齿、碎裂）,损坏原因：PDC复合片因受到过大的冲击载荷而导致的损坏方式。过大的冲击载荷来自两方面，一是地层中的硬质点，如砾石层，铁矿石等硬夹层，二是操作过程中钻具组合和参数不当，致使憋钻和跳钻。在延长组的砾石、石盒子组杂色硬质泥岩中使用的钻头多出现冲击损坏。,表现形式：复合片脱层；断齿；碎裂,应对措施：砾石含量高的层位；钻遇夹层尤其出现憋钻时适当弱化钻井参数；采用双级切削结构的PDC钻头,冲击损毁（脱层、断齿、碎裂）,热磨损,聚晶金刚石层的热稳定性差，在350-700时，切削齿的磨损速度很快，称为热磨损。温度过高时，组成复合片的各物质由于热膨胀系
7、数不同而产生的内应力使复合片产生裂纹，俗称热龟裂,表现形式：初期热磨损为复合片完好，后期产生裂纹，直至整个复合片磨损掉一部分，甚至脱层。,应对措施：防止干钻；排量不宜过小，确保钻头充分冷却；在硬地层钻头无法吃入岩石时要使用低转速。,热磨损,掏心,磨损方式：钻头心部复合片和胎体全面磨损掉，在心部形成一个圆锥形凹槽。原因：钻头造形不得当；操作不平稳；跳钻；钻头心部布齿密度过低。应对措施：在设计上强化受力环境恶劣的钻头心部；在钻具组合和钻进操作中，及时调整参数，采用减震器，力求钻头工作平稳。,水力冲蚀,磨损形式：钻井液对钻头复合片和胎体的冲蚀导致的磨损磨损原因：钻井液流速过高，产生了涡流，尤其在硬地
8、层；水眼角度设计欠合理；钻井液固相含量过高。应对措施：优化钻头水力设计；在保证携岩的前提下排量不宜过大；控制钻井液固相含量。,因井下落物造成的PDC钻头损毁。一般尺寸大的落物（如钳牙）表现为磨出环形槽，尺寸小的落物（如复合片）在胎体上有明显印迹。应对措施：防止井底落物；如有落物，先打捞或下牙轮将落鱼拨到井壁。,落物损坏,切削齿脱落,表现形式：切削齿整体脱落。原因：钻压过大；工作不平稳；焊接原因。,其它（泥包、缩径、断刀翼损坏）,泥包：因粘性地层、钻压过大、水眼不合理、泥浆性能、下钻过程导致的钻头被泥包裹的现象。应对措施：泥浆性能匹配地层；钻头水力设计满足清洗要求；钻遇泥岩地层适当操作，及时调整参数。,缩径:钻头磨损至保径面，使钻头外径缩小。通过强化保径设计，可以防止缩径,断刀翼:由于憋钻，钻压过大，扭矩猛增导致刀翼断裂。,需要指出的是，在钻井实践中，钻头的失效并不是单一的原因造成的，特别是 PDC大多都是一种磨损形式在初期磨损时起到了主要作用，后期其它多种磨损方式一起促成了钻头的失效。依据地层合理地进行钻头选型，根据岩性可钻性特点优化钻井参数，正确进行操作，是延长钻头寿命，提高进尺的关键。,谢谢！,
