SY 5415—91牙轮钻头磨损评定方法1主题内容与适用范围本标准规定了牙轮钻头磨损类别及分级、特征及代号、测量方法及描述。

本标准适用于石油钻井用牙轮钻头磨损分级。

2磨损类别及分级2.1牙齿磨损对于铣齿钻头和镶齿钻头的牙齿磨损，均以旧钻头与新钻头齿高磨损比值和总齿数比值的八分之几的数值来描述钻头牙齿磨损程度。

2.1.1铣齿钻头：是以齿被磨去的高度与新齿高度的比值作为定级依据。

齿高磨损比值按（1）式计算：C1=8（H1-H2）/H1 (1)式中：C1——齿高磨损比值；H1——与磨损牙轮对应齿排新钻头齿高平均数，mm；H2——磨损最严重牙轮上某排齿高的算术平均数，mm；2.1.2镶齿钻头：是以旧钻头上脱落、折断总齿数与新钻头总齿数（不包括背锥齿）的比值作为定级依据。

钻头脱落、折断总齿数比值按2）式计算：C2=8N2/N1 (2)式中：C2——脱落、折断总齿数比值；N2——旧钻头缺少的齿数，个；N1——新钻头总齿数，个。

2.1.3牙齿磨损分级：牙齿磨损分为8级，见表1。

表1齿高磨损比值＞0＞1/8＞2/8＞3/8 ＞4/8 ＞5/8＞6/8＞7/8 （掉断齿数比）0≤1/8 ≤2/8≤3/8≤4/8≤5/8≤6/8≤7/8≤8/8（＞0（＞1（＞2（＞3（＞4 （＞5（＞6（＞7 C1或C2 0≤1）≤2）≤3）≤4）≤5）≤6）≤7）≤8）牙齿磨损分级0 1 2 3 4 5 6 7 82.2轴承磨损对于滚动和滑动轴承的磨损，均以旧钻头已用轴承寿命与该钻头可用轴承寿命的比值的八分之几的数值为轴承磨损定级依据。

轴承寿命比值按（3）、（4）式计算：Z=8T2/T1 (3)N B W BT1=( )B1.( )B2.T B (4)N S W S式中：Z_——轴承寿命比值；T2——在N S和W S下已用去的轴承寿命，h；T1——在N S和W S下的轴承寿命，h；N S——旧钻头实际转速，r/min；W S——旧钻头实际钻压，kN；N B——统计的标准转速，r/min；W B——统计的标准钻压，kN；T B——在N B、W B参数下统计的轴承寿命，h；B1、B1——轴承磨损指数，详见表2。

注：N B、W B、T B的统计方法详见附表A（补充件）。

2.3直径磨损直径磨损以其磨损的以毫米为单位的整数来表示，O表示直径无磨损，如磨损数在两上相邻整数值之间的填写数值大的整数。

3磨损特征及代号是指使用过的钻头与新钻头相比，外观上有明显的变化，这些变化又影响钻头的使用性能。

用两个汉语拼音字母表示共磨损特征（有时加1个数字说明牙轮或喷嘴号，例如：2号牙轮旷动用LK2表示）。

磨损特征及代号表示见表3。

4测量磨损方法4.1牙齿磨损4.1.1铣齿钻头：应选择牙齿磨损最严重的一个牙轮上的某排齿，用深度游标卡尺或游标卡尺测量，方法是将主尺尺头插入牙齿根部，副尺端面贴紧齿顶，读出的数值即为齿高(齿高是齿顶相对于齿根处的垂高)。

并以此排齿高的算术平均值与原新牙轮同排齿高的比值定级。

4.1.2镶齿钻头：用肉眼观察、记录旧钻头上的脱落、折断总齿数和新钻头总齿数的比值作为定级标准。

4.2轴承磨损轴承磨损按寿命分级与按公式（3）、（4）计算定级，也可以按现场对钻头轴承评价表定级，详见表4。

表2轴承类型钻井液类型B1 B2加重钻井液 1.0 1.0含磺化物钻井液 1.0 1.0 非密封清水 1.0 1.2粘土/ 水 1.0 1.5油基 1.0 2.0 滚动密封——0.7 0.85滑动密封—— 1.6 1.0表3序号磨损特征代号序号磨损特征代号1 牙齿磨损CM 12 巴掌裂BL2 牙齿折断CD 13 轴承密封失效MW3 牙齿脱落CT 14 螺纹刺坏KH4 牙轮冲蚀LS 15 水眼刺坏YC5 牙轮旷动LK 16 喷嘴刺坏ZC6 牙轮互咬L Y 17 喷嘴脱落ZT7 牙轮卡死LQ 18 喷嘴堵ZD8 牙轮破裂LP 19 钻头中心磨损XM9 牙轮掉LD 20 钻头直径磨小JX10 巴掌尖磨损严重BJ 21 钻头泥包NB11 巴掌断BD 22 无主要磨损特征WS表4轴承磨损程度磨损按使用时间分级轴承在现场评价情况级别密封轴承非滚动轴承1 轴承寿命已用掉1/8 密封完好,双手难以转动转动灵活,轴承不旷2 轴承寿命已用掉2/8 密封完好,双手可以转动转动灵活,轴承基本不旷3轴承寿命已用掉3/8 密封完好,单手不易转动4 轴承寿命已用掉4/8 密封完好,单手可以转动转动灵活,稍有旷动5 轴承寿命已用掉5/8 密封完好,单手转动容易轴向旷动小于1mm径向旷动小于2mm6 轴承寿命已用掉6/8 密封有问题,轴承旷动轴向旷动1～2mm径向旷动2～3mm7 轴承寿命已用掉7/8 密封失效,轴承严重旷动轴向旷动大于2mm径向旷动大于3mm8 轴承寿命大于7/8 轴承完全失效4.3直径磨损将钻头牙轮朝上,用钻头规套在三牙轮外排齿最大边缘处,并保持水平,调节开口大小,使钻头规内径紧贴牙轮,即可读出该钻头直径。

新旧钻头直径之差值为该钻头直径磨损毫米数。

5 磨损描述格式磨损描述格式见表5表5牙齿磨损级别轴承磨损级别直径磨损磨损描述附录A轴承磨损计算公式（4）中N B、W B、T B的统计（补充件）A1 资料来源应用综合录井仪钻井参数集系统采集的或试验井值班人员按规定记录的真实可靠的钻头资料。

A2 统计方法A2.1 频谱分析法针对地层使用钻头钻井参数的不均匀性,采用频谱分析法找出参与统计钻头的机械能量WN(即钻压W与转速N的乘积)与钻头寿命T b(即纯钻进时间)的关系曲线。

以WN值为横坐标，以T b为纵坐标，找出每一只钻头在WN值下的T b点，把最高最低的离散点舍去，在T b密集区画出WN值与T b值的关系曲线。

A2.2 直方图频数加权法在参与统计钻头的W、N的直方图上用加权法求出统计钻头的平均钻压W，平均钻速N，在WN值坐标上找出WN值点，过WN 值点作垂线与关系曲线相交，过交点作纵坐标T b的垂线，其交点值就是在WN值下钻头轴承平均使用寿命T b，而W、N、T b就是公式（4）中统计的标准钻压W B、标准转速N b和标准轴承寿命T B。

例：某地区20口试验井50只215.9mm牙轮钻头资料和另一地区3口试验井7只215.9mm牙轮钻头资料统计的标准钻压W B、标准转速N B、标准轴承使用寿命T B，详见表A1。

表A1地钻头直径钻头类型统计钻头W B N B T B备注区mm 数，只kN r/min h×××215.9 X3A、S13G 5 149 135.6 38215.9 J22、S84F 45 170 70.5 57 S84F 2只×××215.9 J22 7 139.6 69.48 80.5附加说明：本标准由石油钻井工程专业标准化委员会提出并归口。

本标准由胜利石油管理局钻井工艺研究院负责起草。

本标准主要起草人吕金信、丛详生。

SY/T6050—94 PDC钻头使用基本规则和磨损评定方法1主题内容与适用范围本标准规定了PDC钻头使用的基本规则和磨损评定方法。

本标准适用于石油天然气全面钻进和取心钻进钻头。

2使用基本规则2.1钻头选择2.1.1根据岩性选择钻头2.1.1.1PDC钻头适用范围与地层级别对应关系见表1。

表1地层级别一二三四五六七八九十地层级值＜22≤·＜3 3≤·＜4 4≤·＜5 5≤·＜6 6≤·＜7 7≤·＜8 8≤·＜9 9≤·＜10 ≥10地层分类I 软II 中III 硬PDC钻头见2.1.1.2 见2.1.1.3 见2.1.1.4 ——2.1.1.2地层级别为1～2的软地层，选用排屑空间大、清洗条件好，复合片直径不小于19mm的大复合片PDC钻头。

2.1.1.3地层级别为3的软地层，选用低密度布齿，排屑空间大的常规复合片PDC钻头或相当的大复合片PDC钻头。

2.1.1.4地层级别为4的软地层和5的中硬地层，选用中密度布或高密度布齿，排屑空间适中的常规复合片PDC钻头。

2.1.1.5对于含硬夹层的软～中地层，选用混合齿钻头、马赛克钻头或抗回旋钻头等。

2.1.1.6对于易缩径地层，选用双心或偏心PDC钻头。

2.1.1.7含砾石或高研磨性岩石地层，不宜选用PDC钻头。

2.1.2根据钻井工艺要求选择钻头钻井工艺要求与钻头对应关系见表2。

表2序号钻井工艺钻头1 定向井造斜、扭方位2 水平井造斜、扭方位平底或内凹、短保径侧钻钻头3 直井纠斜4 定向井增斜、稳斜钻进保径能力强的钻头5 水平井段稳斜钻进保径能力强，具有倒划眼切削结构钻头6 直井井眼加深双心钻头7 套管开窗侧钻8 直井钻进常规复合片钻头2.2钻进参数选择2.2.1钻压PDC钻头钻压按图1、图2确定。

一般地层越硬，钻压越大，且钻头使用后期随承压面积增大，钻压也增大，PDC钻头真实钻压计算方法见附录A（参考件）。

若钻头压降大时，应考虑上顶力问题。

图1 PDC全而钻进钻头钻压值2.2.2转速PDC钻头选用最优转速的方法是：在一定地层条件下，调整钻压和转速组合，达到最高钻速时的转速即为该地层的最优转速。

2.2.3流量流量按图3曲线确定。

2.3操作规程2.3.1下钻前准备工作2.3.1.1井底有掉齿、断齿、钳牙等金属落物时应处理干净。

2.3.1.2用钻头规测量前一只钻头，若起出钻头与下井钻头直径之差大于3mm，则应考虑通井。

2.3.1.3填写PDC钻头原始记录，格式见表3图2 PDC取心钻头钻压值图3 PDC钻头流量值表3序号记录内容1 生产厂商2 钻头型号3 复合片尺寸4 IADC代号5 钻头直径/mm6 连接螺纹7 喷嘴过流面积/mm28损坏情况注：1）IADC为国际钻井承包商协会的英文缩写。

2.3.2接钻头在钻头螺纹上涂好螺纹密封脂，用专用上扣器上扣，紧扣扭矩应符合表4要求。

表4钻头直径/mm 尺寸代号连接螺纹上紧扭矩/k N·M 101.60~107.95 4~4 1/4 2 3/8REG外螺纹 4.8117.40~120.65 4 5/8~4 3/4 2 7/8REG外螺纹7.7142.88~171.45 5 5/8~6 3/4 3 1/2REG外螺纹12.7187.33~228.60 7 3/8~9 4 1/2REG外螺纹28.5250.83~301.15 9 7/8~12 1/2 6 5/8REG外螺纹69.1374.65~444.50 14 3/4~17 1/2 7 5/8REG外螺纹108.42.3.3下钻2.3.3.1扶正钻柱，使钻头缓慢通过转盘，防喷器，钻头通过井眼中的台阶、“狗腿”、缩径段、套管鞋时，应放慢下钻速度。