三牙轮钻头
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三牙轮钻头 Tricone Rock Bit

已开发四个功能化系列和五个常规钻头系列,满足国内外市场多样化需求;针对中东科威特市场开发的22"、16"牙轮钻头已获入网资格,服务涪陵、顺北、塔里木等主要油田。

厂家石化机械
分类钻井相关管材
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产品资料

三牙轮钻头是做什么的

三牙轮钻头是石油钻井作业中广泛应用的核心工具,其工作性能直接影响钻井质量、效率和成本。在石油钻井和地质钻探中,牙轮钻头是应用最多的钻头类型,而按牙轮数目划分的单牙轮、双牙轮、三牙轮和多牙轮钻头中,国内外使用最普遍的是三牙轮钻头。它的特点是适应地层广、机械钻速高,能够覆盖软、中、硬等多种地层。

从应用场景看,三牙轮钻头不仅用于油气钻井,也见于地质勘探、水文水井钻探、矿山炮孔穿凿以及部分基础施工领域。不同场景对钻头直径、连接螺纹、轴承形式和密封方式的要求并不相同,选型时需要结合具体工况判断。

结构组成与破岩原理

四个基本组成部分

三牙轮钻头由牙掌本体、牙轮体、轴承系统及喷嘴四大部分组成,整只钻头涉及切削结构、轴承结构、锁紧元件、储油密封装置、喷嘴装置等二十多种零部件。牙掌连接钻柱并承载牙轮,牙轮上布置切削齿,轴承系统决定牙轮转动是否平稳,喷嘴则负责钻井液的喷射与清岩。

冲击压碎加滑动剪切

钻进时,在钻压和钻柱旋转的作用下,牙齿压碎并吃入岩石;牙轮在井底滚动,牙轮上的牙齿依次冲击、压入地层,同时牙轮滑动带来剪切作用,削掉牙齿间残留的岩石,使井底岩石全面破碎、井眼得以延伸。这种“冲击压碎+滑动剪切”的复合破岩方式,是三牙轮钻头能适应软、中、硬多种地层的根本原因。

喷射式牙轮钻头和长喷嘴牙轮钻头出现后,钻头的水力清岩能力增强,钻井速度明显提高,被视为牙轮钻头发展史上的一次重要改进。

按牙齿和轴承怎么分类

铣齿(钢齿)与镶齿

按牙齿固定方式,三牙轮钻头分为铣齿(钢齿)钻头和镶齿(硬质合金齿)钻头两类。钢齿钻头的齿由钢质齿面构成切削结构,齿面通过敷焊耐磨材料提升抗磨损性能,一般适用于软至中硬地层;镶齿钻头在牙轮上镶装硬质合金齿,耐磨性更好,更常用于中硬至硬地层及研磨性地层。硬质合金齿的形状包括球形齿、锥球齿、楔形齿、边楔齿等,齿形需要与岩石特性匹配。

滚动轴承与滑动轴承、橡胶密封与金属密封

按轴承类型,三牙轮钻头可分为滚动轴承和滑动轴承两类;按密封形式,又可分为橡胶密封和金属密封。常规水井、地热井等作业中,橡胶密封钻头因成本相对适中而被较多采用;深井、定向井或泥浆比重较大、井底温度较高的工况,金属密封钻头在耐温和密封寿命方面更有优势。这一判断属于行业通用选型逻辑,具体产品的适用井深与温度上限,以包装背标或官方信息为准。

IADC编码与选型思路

国际钻井承包商学会(IADC)制定了三位数字编码标准,依据牙齿类型、地层适应性和结构特征对钻头进行分类选型。国内相关标准也有类似的三位数字编码做法,例如水文水井钻探领域的行业标准用三位数分别表示牙齿类别与地层系列、地层级别和结构特征。对采购人员来说,看懂编码比记住型号更重要:编码中的地层系列数字越大,通常对应越硬的地层。

实际选型可从三个问题入手:一是地层软硬与研磨性,决定选钢齿还是镶齿、选什么齿形;二是井深、井底温度和泥浆性能,决定选橡胶密封还是金属密封;三是钻井参数,包括钻压和转速范围,决定轴承与锁紧结构能否承受。公开资料中常见的钻压、转速数值多针对特定型号,不能直接套用到其他产品,具体参数以包装背标或官方信息为准。

使用与维护要点

  • 接、卸钻头时避免碰坏牙轮牙齿;下钻控制速度,防止突然遇阻损伤钻头。
  • 保持泥浆干净,防止堵钻头水眼,影响钻头正常工作;保持两台泵上水完好。
  • 保持井底干净无落物,起下钻和钻进时注意井口防落物,经常检查钳牙保险销及井口工具。
  • 钻头到底后先循环十分钟左右,再用较低钻压钻进约0.5米,逐步加压,送钻均匀,避免放空突然损坏牙齿。
  • 遇到蹩钻、跳钻时及时调整钻进参数;钻时变慢要先分析原因,若为夹层应保持耐心,不要盲目加大钻压。

钻头出井后,可参照IADC磨损分级标准检查牙齿磨损高度、轴承松动程度和牙轮体裂纹情况。当牙齿磨损超过原高度的一半,或出现牙轮卡死、轴承严重旷动时,应停止使用,避免落井事故。

采购沟通时需要确认的信息

三牙轮钻头属于按工况选配的钻具产品,同一名称下可能对应不同的直径、螺纹、齿形、轴承和密封组合。采购前建议向供应方明确地层条件、井深、钻井参数和连接要求,并核对产品标识与执行标准。涉及具体规格、材质证明、价格、交货周期和质保条款的内容,以包装背标或官方信息为准。