【 关键词 】 Ｐ ＤＣ钻 头 ； 破 岩效率 ； 研 究
在进行钻井的时候 ，经过实践证明，影响 Ｐ Ｄ Ｃ钻头性能 的主要
压下的变化规律大致上都是一样的， 仅 仅在 平均钻速上有 点儿差异 。 参数是布齿密度 、后倾角 与切 削齿 的尺 寸，这些参数能够直接影响
到Ｐ Ｄ Ｃ钻头 的破岩效 率。当前，在 设计 Ｐ Ｄ Ｃ钻头的时候 ，在大多数 情况下 ，设计人员仅仅是靠 自己的经验 来设计布齿密度、后倾角与 切削齿的尺寸 。例如 ，在软地层使 用尺 寸较 大和 密度较低的布齿 ，
高。
钻 头质量的好 坏能够决定钻井的 费用支 出、钻 井的质量和钻进 的速
度。其 中， 金刚石钻头 当中比较重要的一种是 Ｐ Ｄ Ｃ钻 头， 在钻压 比 较低的情况下 ， Ｐ Ｄ Ｃ钻 头具有较好的钻速与进尺 ，因此被得 以普遍 的使用 。 影响 Ｐ Ｄ Ｃ钻头性能的主要参数是布齿密度、 后倾 角与切 削
高新技 术
关于 Ｐ Ｄ ０ 钻头破岩效率 的研究
黄 立
（ 胜利石油管理局黄河钻井总公司管具公司 ）
【 摘 要】 在 钻进 的时候 ，所使用的破岩 的主要 工具是钻 头，
齿的数 目。 针对 比较松软 的地层 ，在确保井覆盖标准 的前提条件下 ， 应当尽可能地设计和使密度 比低的布齿钻头 ，以使破岩效率大大提
由此可见 ，当使用 Ｐ Ｄ Ｃ钻头钻进三级 以下地层 的过程 中，使用 １ ９ ｍ ｍ 尺寸 的切削齿的破岩效率是比较高的；当使用 Ｐ Ｄ Ｃ钻头钻进 Ｖ级与 Ⅳ级地层 的过程 中，使用 １ ６ ｍ ｍ尺寸 的切 削齿 的破岩效率是 比较高 的 因此 ，倘若岩石 的可钻性级值 比较 高，那么就 需要使用小直径 的切削齿实施钻进。
。 、
１ ５ 。、２ ０ 。、２ ５ 。，设计的试验 钻头数 目是 ２ １个。在准备岩石
样本上 ，为使试验设计 的重 复性 与对 比性较好，实验所使用的是人 造岩石样本 ，以水泥作为主要 的材料 ，制作 出了三种不一样的岩石 样本，各 自代表着极软 、软与 中的三类不一样的地层 。
候， 倘若使用尺 寸比较大 的切 削齿 ， 切削齿钻进岩石是比较 困难 的。
在硬地 层使用 尺寸 较小和 密度较 高 的布 齿 ，后 倾角 的范围 一般是 ｉ ０ ￣３ ０ 。。当前 ，因 为缺少理论依据 ，所以在对 布齿密度、后倾角
与切削齿的尺寸进行取值 的过程 中常常 是不确定的，不能合乎设计
Ｐ Ｄ Ｃ钻 头 的 标 准 。
１试验设计 的准备 工作 本人把试验钻头设计成 四刀翼钻头，它的直径是 １ ０ ０ ｍ ｍ的，设 计钻头 的剖面形状是 “ 直线一 圆弧一 直线 ”的，ｉ ５ 。的外锥角 ，１ ３ Ｏ 。的内锥 角，１ ３ ｍ ｍ的冠顶圆弧半径 ，３ ０ ｍ ｍ的冠顶旋转半径，设计切 削齿的直径是 １ ３ ． ４ ４ ｍ ｍ ，１ ５ ． ８ ８ ｍ ｍ ，１ ９ ． ０ ５ ｍ ｍ ，后 倾 角 的 值 是 ５ 。、１ Ｏ
５ 结 语
２ 钻进试验 的整个 过程 所使用的 Ｐ Ｄ Ｃ钻头试验 台架是 ３ Ｈ － ６ ５ ０ Ａ型的，这种试验 台架主
要有数 据采集、水利循环清洗 、液压控 制钻 压和 电机 的驱动旋转等 系统组成的。在钻进试验的过程中 ，固定住转速是 ６ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ，设计
的钻压 分别是 ４ ｋ Ｎ ，６ ｋ Ｎ与 ８ ｋ Ｎ ，使用清水作为循环 的介质 ，设计清
通过进一步分析和研究实验的结果发现 ，后倾角和切 削齿 的尺寸对 Ｐ Ｄ Ｃ钻头 的破岩效率能够产生很大 的影 响。其 中，后倾角 的范 围在
ｌ Ｏ 。～ｌ ５ 。之间的时候 ，或岩 石样本 的可钻性级值是 ３ ． ５的时候 ， Ｐ Ｄ Ｃ钻头的破岩效率是 比较高 的；当后倾角 的范 围在 １ ５ 。～２ Ｏ 。之 间的时候，或岩石样本的可钻 性级值是 ４ ． ６与 ５ 。 ８的时候，Ｐ Ｄ Ｃ钻 头的破岩效率是 比较高的 同时能够发现，切削齿的尺寸也能够对 Ｐ Ｄ Ｃ钻头的破岩 效率产 生 比较重大的影响 ，当切削齿的尺寸的直径 是 ｉ ３ ｍ ｍ 、１ ６ ｍ ｍ与 １ ９ ｍ ｍ 的时候，岩 石样本 的可钻 性级值各 自是 ３ ． ５ 、４ ． ６与 ５ ． ８ 。当岩石样 本的可钻性级值都是 ３ ． ５的时候， 平均钻速从低到高分别 是 １ ３ ｍ ｍ尺 寸的切削齿的 Ｐ Ｄ Ｃ钻头、１ ６ ｍ ｍ尺寸的切削齿的 Ｐ Ｄ Ｃ钻头和 １ ９ ｍ ｍ尺 寸的切削齿的 Ｐ Ｄ Ｃ钻头 ；当岩石样本 的可钻性级值是 ４ ． ６与 ５ ． ８的 时候，平均钻速从低到高分别 是 １ ９ ｍ ｍ的尺寸切削齿 的 Ｐ Ｄ Ｃ钻头与 １ ６ ｍ ｍ尺寸 的切削齿的 Ｐ Ｄ Ｃ钻头。通过比较得知，在钻压水平一样 的情况下 ，当抗钻 的阻力 比较小与可钻性级值 比较低 的时候 ，切 削 齿钻进岩石是 比较容 易的，因此 ，尺寸 比较大 的切 削齿的破岩效率 是 比较高的 ；反之 ，当抗钻 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ阻力 比较大与可钻性级值 比较高 的时
齿的尺寸 。本 文通过在 室内进行 Ｐ ＤＣ钻 头的试验 ， 从 布齿 密度 、后 倾角与切 削齿的尺寸这几个方 面对 Ｐ ＤＣ钻 头破岩 效率进行 了研 究。
４后倾角和切削齿 的尺寸对 Ｐ Ｄ Ｃ钻头破岩效率的影响
Ｐ Ｄ Ｃ钻头对 １ ＃ ， ２ ＃ 与３ ＃ 岩石样本在 ６ ｋ Ｎ 、８ ｋ Ｎ与 １ ０ ｋ Ｎ 的钻压 下 进行钻进的过程 中，钻速会受到后倾角和切 削齿 的尺寸的影响 。通 过对 １ ＃ ， ２ ＃ 与３ ＃ 岩石样本在不 同钻压下钻进的平均钻速 、后倾角和 切削齿的尺寸的分析和研究发现，Ｐ Ｄ Ｃ钻 头在 ６ ｋ Ｎ 、８ ｋ Ｎ与 １ ０ ｋ Ｎ钻
水流量是 ｌ １ Ｌ ／ ｓ 。全部试验 的过程主要可 以分为 以下两个阶段 ：第