深部钻探用金刚石钻头的选择

根据所钻岩石性质与钻进方法选择金刚石钻头类型的一般原则是:

1)软、中硬和完整均质岩石一般选用PDC钻头和碎聚晶钻头及表镶钻头。

2)硬、坚硬和破碎、裂隙及高研磨性岩石一般选用孕镶钻头。

3)研磨性强、粗粒、破碎的软岩石选用硬胎体金刚石钻头。

4)坚硬、弱研磨性、细粒完整岩石(“打滑”地层)选软胎体金刚石钻头。

5)若研磨性与硬度发生矛盾时,则服从于研磨性,例如遇研磨性强和硬度大的岩石应选用特硬胎体,否则胎体很快被岩石磨损使钻头失去工作能力。

6)岩层复杂,研磨性越强、越硬,应选用高品级、细粒金刚石。

7)岩石研磨性强,较破碎,颗粒粗,选用金刚石浓度较高的胎体。

8)岩石偏软,破碎,研磨性强,胎体偏硬,应选多水口、较大水口的孕镶金刚石钻头,反之选多水口、小水口钻头。

9)典型金刚石钻头唇面形状的适用范围:

①平底形。下孔后有一磨合过程,待磨成微弧形后才能正常进尺。稳定性较差,易造成钻孔弯曲,常用于钻进中硬和中等研磨性岩层。

②圆弧形唇面。可缩短初磨时间,常用于中硬和中等研磨性岩层。

③半圆形唇面。唇部内外刃有补强,适于硬和研磨性岩层。

④阶梯形唇面(单阶梯或多阶梯)。常用于绳索取心及其他厚壁钻头,产生破碎自由面,钻进稳定性好,有一定防斜效果,适用于中硬—坚硬弱研磨性岩层。

⑤锥形唇面(内锥、外锥、双锥)。在孔底稳定性、导向性好,利于防斜,常用于绳索取心钻头。

⑥底喷形唇面。孔底冲洗干净,在破碎岩层中能提高采心率,但加工复杂。

⑦同心圆锯齿形唇面。可造成孔底多自由面,产生的岩粉较粗有助于金刚石出刃;所需轴压较小,还有防斜作用;适于硬而致密弱研磨性岩石。

⑧直角梯形唇面。与孔底岩石接触面积小,比压大,水口大,适应地层具有一定广谱性,但不适用破碎地层。

⑨造斜钻头唇部的选择。分支点造斜应选底唇外侧弧度小的钻头,以便侧向克取岩石造出新孔;孔底造斜可选底唇外侧弧度稍大的钻头,以提高造斜钻头寿命和造斜质量。造斜钻头唇部中心应避开零转速的“死点”。