钻井工具-PDC钻头简介

2020-10-10 12:06:33

PDC钻头

基本介绍

PDC钻英语：聚晶金刚石紧凑钻头

多晶金刚石复合片钻头的缩写。它是石油钻探行业中常用的钻探工具。

复合片的形状为圆形，并镶嵌并焊接在圆柱形切削刀具上，并将切削刀具安装在钻头体上，成为PDC钻头。 PDC钻头的成本远低于天然钻头金刚石钻头，但仅适用于软至中硬地层。 PDC钻头在1970年代初期成功制造并使用后，发展很快。它们可用于较低的钻压和较高的速度，较高的钻进镜头和较低的单位镜头成本。在中国的某些油田，在刮板上镶嵌并焊接的金刚石多晶复合片的使用也取得了良好的效果。

基本结构

PDC钻头是一体式钻头。整个钻头没有运动部件，并且具有相对简单的结构。它大致由钻头底座，钻头切削齿，喷嘴和切屑槽组成。

钻基体

根据钻头体的材料和制造方法，PDC钻头可分为钢体PDC钻头和碳化钨基体PDC钻头。

钢制PDC钻头的表面不耐腐蚀，并且直径容易变小。基体型钻头的碳化钨合金具有抗腐蚀和抗磨损的特性，因此可以使用更高的钻头压降和更高的钻井液含量。砂量大，易于优化水力设计，具有更大的设计灵活性和更长的钻头寿命。

PDC钻头矩阵具有四种基本的冠形：鱼尾，浅锥，短抛物线和抛物线。

鱼尾PDC钻头的鳍片非常长，这增加了复合刀片的高度，并且还增加了钻头冠和地层之间的间隙，从而使钻屑易于排放到环形空间和不会粘附在钻头主体上，这有利于喷嘴的清洁。此钻头的最大特点是，它可以减少泥包和与泥包有关的钻井问题。鱼尾PDC钻头适合于旋转钻井的垂直井和定向井的钻探，也适合于钻探非常粘稠的页岩地层。

浅锥PDC钻头在四个胎冠形状中具有最小的胎冠面积，集中了液压能，并且易于清洁。由于其形状依赖于更长的规格和适当的对中，因此它还可以在快速钻井过程中保持方位角的稳定性和井斜。钻头复合板的密度不易过大，只能用于旋转钻孔，适合于钻入中间层。

短抛物线形钻头具有锥形冠，并且冠相当圆。这种设计允许在钻头的外侧布置大量的切削齿，这使得钻头的磨损更加平衡。短抛物线型PDc钻头在转盘钻，井下动力钻和定向钻中相对稳定，最适合可能遇到硬夹层的钻探区域。

抛物线形钻头整个冠上的载荷分布均匀，没有明显的载荷过渡区，载荷也没有过分集中。这种冠状形状可以在肩部和钻头的直径上放置更多的切削齿，因此最适合于高速井下动力钻。抛物线钻头具有良好的磨损寿命，但是这种类型的钻头具有较大的冠面pdc钻头布齿，并且需要较高的流量和液压能才能实现清洁和冷却。钻夹层时，钻头的鼻子局部受损。

钻头分类

根据材料分类

⒈屠体PDC钻头

Car体型金刚石复合材料（PDC）钻是一种切割型钻，其中，金刚石复合材料通过钎焊焊接到钻头基体上。将基体钻头用碳化钨粉末烧结，然后用人造多晶金刚石复合片钎焊在碳化钨基体上，并用天然金刚石磨平。

⒉钢体型PDC钻头

PDC钢钻头是通过对镍，铬和钼合金进行机加工而形成的。热处理后，在钻头体上钻一个孔，将合成多晶金刚石复合片压入（紧密配合）到钻头体中，并使用圆柱形碳化钨测量直径。

根据行业分类

⒈用于地质勘探的复合钻头

复合片钻头主要用于地质调查和勘探，适用于软至中硬岩层。目前，一些制造商新开发的新型复合材料片可用于硬度为十分之一的岩层。

⒉煤田钻探采用复合钻头

主要用于煤矿上层煤层的钻探和开采。一般来说，煤田的岩层相对较软，复合钻头被广泛使用，例如螺栓钻头和三翼钻头。

⒊用于石油勘探的复合钻头

钻头主要用于油气田的钻井。当前pdc钻头布齿，用于油田的复合切屑钻头是所有复合切屑钻头中最昂贵和最苛刻的。可以说是复合钻头中的贵族。

维护

1、在钻制钢零件时，请确保充分冷却并使用金属切削液。

2、好的钻杆刚性和导轨间隙可以提高钻孔精度和钻头寿命

3、请确保磁性底座和工件水平且清洁。

4、在钻薄板时，加固工件。钻孔大型工件时，请确保工件稳定。

5、在钻孔的开始和结束时，进给量应减少1/3。

6、对于钻孔过程中含有大量细粉的材料，例如铸铁，铸铜等，您可以使用压缩空气来帮助去除切屑，而无需使用冷却剂。

7、请及时清除缠绕在钻体上的铁屑，以确保顺利清除切屑。

安全操作

1、在操作过程中，请穿着工作服，安全眼镜，头盔等；请不要穿着宽松的衣服和纱布手套，以免发生危险。

2、为防止铁屑刮伤您的手，请在钻孔时使用铁钩除去铁屑。

3、使用前，请检查钻头是否有刮痕，如果有刮痕，请不要使用。

4、如果多晶金刚石复合片钻头卡住，请立即关闭电动机。

5、更换或拆卸钻头时，请确保断开设备的电源。

6、钻头旋转时，请勿用手触摸，以免发生危险。

7、多晶金刚石复合片钻头切削刃很硬，但也很脆。请注意保护它。如果多晶金刚石复合片钻头碎裂会影响钻孔效果，也可能导致钻头破裂。

发展状况

在过去的几年中，PDC切割齿的质量和类型发生了巨大的变化。如果将1980年代的牙齿与今天的牙齿进行比较，两者之间的差异会很大。由于混合工艺和制造工艺的变化，当今的切削齿的质量和性能要好得多，从而大大提高了钻头的耐蚀性和抗冲击性。

工程师还优化了碳化钨基体和人造金刚石之间的界面，以提高切削齿的韧性。多层金刚石技术的创新也已被用来改善产品的耐磨性和热稳定性。

除了材料和制造工艺的发展外，PDC产品在牙齿设计技术和牙齿排列方面也取得了重大突破。现在，PDC产品可以用于以前无法使用的区域，例如更硬，更具磨蚀性和可变性的地层。扩展到新领域对金刚石（固定刀具）钻头和牙轮钻头之间的平衡产生了很大影响。

最初，PDC钻头只能用于软页岩地层，因为硬质夹层会损坏钻头。但是，由于新技术的出现和结构的变化，PDC钻头现在可用于钻探硬质夹层和硬岩层的长段。 PDC钻头正成为人们越来越多的选择，尤其是随着PDC牙齿质量的不断提高，这种情况越来越突出。

由于钻头设计和齿的改进，PDC钻头的可定向性也得到了改善，这进一步削弱了过去的电钻中牙轮钻头的优势。目前，PDC钻头每天都在挤压许多应用中的钻井应用中的牙轮钻头市场。