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转速对钻进的影响
转速表示直径一定的钻头旋转的快慢,是钻进过程中用以衡量回转速度的指 标。钻进时,不同硬度岩石的破岩状态不同,钻压对其影响也不相同,因而钻头 转速对破岩过程和机械钻速的影响,要考虑岩性与破岩时间因素。
(1)软地层钻进中的转速在软而塑性大、研磨性小的岩层(如粘土类岩层)中钻进时,切削齿切削下 来的岩屑厚度等于切削齿切入岩石的深度,且钻进中切削齿的磨损很小。因此, 在软地层中钻进,当钻压一定时,转速与机械钻速成正比增长。
(2)中硬及硬地层钻进中的转速中硬及硬地层压入硬度较大、研磨性较高,切削齿在钻进中不断被磨钝,齿 与岩石接触面积也不断增大,使得岩石破碎时变形和裂隙发育时间延长,难度增 加,钻速变慢,而需要更大的钻压。随着地层硬度的提高,钻头破岩时间延长, 增大钻速,会使岩石破碎过程发育不能完全,切削齿还未充分破碎岩石,就与岩 石分离开,引起破岩深度减小。因此,受破岩时间的限制,为避免切削齿较快磨 损,在中硬及硬地层中钻进时不能过分增大转速。
(3)不同岩石中钻进的转速不同的岩石,钻速随转速增长均有一定的变化曲线和极限转速。在粘土类岩 石中钻进,钻速随转速成正比增长;在坚硬的、高研磨性岩石中钻进,钻速随转 速增加而增长相对缓慢,由于破岩时间延长,极限转速比其它类岩石要小,当转 速超过极限转速,将导致钻速下降。通过提高一倍转速,试验牙轮钻头钻进不同级别的岩石,结果表明:岩石级 别为4级的大理石,钻速增长率为93%,岩石级别为9级的斑状花岗岩,钻速增 长率仅为28%4级到9级,钻速增长率呈递减曲线。因此,对较软的研磨性 地层,提高转速有利,而对坚硬的高磨性地层,则意义不大。在实际工作中,提高转速受到钻杆柱强度、长度和钻头性能及钻井设备能力 的限制。现阶段,随着小井眼钻井技术的发展,以及钻杆柱在井内工作状态的改 善和采用先进的润滑剂以减小回转磨阻的研究,高转速将得到充分应用。
三牙轮钻头,它的三个牙轮锥体按120°夹角对称分布。牙轮钻头还可分为全面钻进牙轮钻头、取芯牙轮钻头、铣齿牙轮钻头、镶齿牙轮钻头、滚动轴承牙轮钻头、滑动轴承牙轮钻头等。
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