钻井工艺设备（钻井工艺技术钻头）

1.钻头按功用分有几种?

答∶钻头按功用分为全面钻进用钻头（全径钻头）和环状钻进用钻头（取心钻头）两种。

2.牙轮钻头的特点是什么?

答∶牙轮钻头的特点是∶牙齿与井底的接触面积小、比压高、工作扭矩小、工作刃总长度大。

3.牙轮钻头有几种类型?

答∶按牙轮数目分有单牙轮钻头、双牙轮钻头、三牙轮钻头和多牙轮钻头。

按结构分有体式牙轮钻头和无体式牙轮钻头。按牙齿类型分有铣齿和镶齿钻头。

按轴承类型分有滚动和滑动轴承钻头以及密封和不密封轴承钻头。

按水力能量的利用分有喷射和非喷射式钻头。

4.三牙轮钻头由几部分构成？各部分作用是什么?

答∶三牙轮钻头由钻头体、巴掌（牙爪）、牙轮、轴承和水眼、储油密封补偿系统等构成，如图1所示。

图1 三牙轮钻头 铣齿密封滚动轴承喷射式

（1）钻头体与巴掌：钻头体上部有螺纹与钻具连接，下部带有三个巴掌与牙轮轴颈相连，起支撑作用。

（2）牙轮：分单锥和复锥两种结构。单锥牙轮由主锥和背锥组成；复锥牙轮由主锥、副锥和背锥组成，如图2所示。一般单锥适用于硬及研磨性高的地层；复锥适用于软及中硬地层。

图2 单锥和复锥牙轮 1-主锥 2-副锥 3-背锥

（3）轴承：轴承的作用是固定牙轮，承受径向和轴向载荷。轴承按结构不同分为滚动轴承和滑动轴承两种。滚动轴承内装有滚柱轴承和滚珠轴承。滑动轴承是将滚动轴承中的滚柱轴承换成滑套。轴承是决定牙轮钻头寿命长短的重要因素。

（4）水眼：钻头水眼是钻井液的通道。普通钻头（非喷射式）水眼是在钻头体的适当位置开孔并装上水眼套。喷射式钻头在水眼处装有硬质合金喷嘴，喷嘴是可拆卸的，在钻头使用前按优选的水力参数选定具有一定内径的喷嘴，并安装到钻头上。

（5）储油密封补偿系统：作用是防止钻井液进入轴承腔内，向轴承腔补充润滑脂保证轴承得到润滑，提高钻头轴承的使用寿命。

5.什么是有体式钻头? 什么是无体式钻头?

答 ∶有体式钻头是将钻头体与牙爪分别制造，然后再把牙爪焊到钻头体上。14号及14号以上钻头都是有体式钻头，有体式钻头均为内螺纹。

无体式钻头是将 1/3 钻头体和牙爪分别制造再互焊成一体。13 号以下钻头都是无体式，无体式钻头均为外螺纹。

6.什么是铣齿钻头? 什么是镶齿钻头?

答∶铣齿牙轮钻头的牙齿是由牙轮毛坯经铣削加工而成的，牙齿均为楔形齿。镶齿牙轮钻头是在牙轮上钻出孔后，将硬质合金材料制成的齿镶入孔中。硬质合金齿的形状即齿形，对钻头的机械钻速和进尺有很大影响。

7.如何确定铣齿牙轮钻头的牙齿形状?

答∶铣齿牙轮钻头的形状一般根据岩性来确定。在软地层中，对牙齿的强度和耐磨性要求较低，所以为了提高钻头的破岩效率，牙齿一般做得高、大、尖、稀、薄；在硬地层中，对牙齿的强度和耐磨性要求高，因此钻硬地层的钻头牙齿一般做得矮、小、钝、密、厚。

8.铣齿钻头采取什么措施保径?有几种类型?

答 ∶铣齿钻头为了防止钻头直径磨小，把其外排齿一般做成保径齿来保径。其齿形常见的有四种类型，即L形齿、T形齿、∏形齿及在规径齿尖处镶装硬质合金齿。如图3所示。同时为了休整井壁和防止背锥磨损，一般在铣齿牙轮的背锥上堆焊碳化钨粉或镶装平顶型齿。

图3 保径齿齿形

9.铣齿牙轮的齿圈有几种排列形式?各有什么优点?

答∶ 铣齿牙轮的齿圈有两种排列形式。

（1）自洗式牙轮。它的特点是相邻两个牙轮的齿圈是互相交错啮入的。牙轮旋转时，可以靠相邻两个牙轮的牙齿互相"洗"去齿圈间的岩屑，有利于防止泥包钻头。另外，由于齿圈的相互交错，可使牙轮的体积增大，有利于轴承的加强，适用于软地层。

（2）非自洗式牙轮（也称重叠式）。它的特点是两个牙轮可以任意布置齿圈，不受相邻牙轮的相互影响。因此，可以布置较密的齿圈，提高井底遮盖系数。它适用于硬的及研磨性高的地层。

10.镶齿有什么优点?齿形有几种类型?

答∶镶齿的硬度和抗磨性都比铣齿高，寿命也比铣齿长。特别是在研磨性高的极硬地层中钻进时，镶齿比铣齿更能显示其优越性。国内外常用的镶齿的齿形，如图4所示。

图4 镶齿的齿形

11.镶齿牙轮是如何采取保径措施的?

答∶镶齿牙轮的保径，目前国内外大多采用加强外径齿保径。这些齿比中间齿圈和牙轮尖处牙齿的碳化钨含量高、硬度大、耐磨性强。一般保径齿的齿刃高且较短，牙齿直径较小，布齿较密，使其不易折断和磨损。我国生产的有些镶齿钻头外排齿采用边楔形齿。这种齿是一种不对称的楔形齿，齿刃部分一边窄、一边宽。宽的一边耐磨性强，装在钻头外缘，起保径作用。为了修整井壁和防止背锥磨损，在镶齿牙轮和背锥上镶装平顶形齿，当外排齿磨损后，它也起保径作用。

12.牙轮钻头主要以什么方式破碎岩石?

答 ：牙轮钻头主要是依靠牙齿对地层的冲击、压碎作用与滑动剪切作用来破碎岩石的。

13.牙轮钻头选型原则是什么?

答：（1）软地层应选择有移轴、超顶、复锥三种结构的牙轮钻头，其齿应是高、宽、稀、齿尖角大的铣齿或镶齿。随着岩石硬度增大，选择钻头的上述三种结构值应相应减小，齿也应矮、窄、密，齿尖角也要相应减小。

（2）钻研磨性地层，应该选用带保径齿的镶齿钻头。当发现上一个钻头的外排齿磨圆而中间齿磨损较少时，则下一个钻头应该选用有保径齿的镶齿钻头。

（3）在易斜地层钻进时，应选用不移轴或移轴量小、无保径齿并且齿多而短的钻头；同时，在保证移轴量小的前提下，所选钻头适应的地层应比所钻地层稍软一些，这样可以在较低的钻压下提高机械钻速。

（4）选用镶硬质合金齿钻头时要注意∶所钻地层页岩占多数时，用楔形齿钻头；钻石灰岩地层时，使用抛物体形或双锥形齿钻头；当用高密度钻井液钻井时，使用楔形齿钻头；当所选地层中页岩成分增加或钻井液密度增大时，用偏移值大的钻头；钻石灰岩或砂岩地层，选用偏移值小的钻头;钻硬的研磨性石灰岩、燧石、石英石时，用无移轴的球形齿钻头。

14.牙轮钻头使用时的注意事项主要有哪些?

答：（1）镶齿钻头必须在井底干净、井下无落物时方能下井使用。

（2）井径缩小或井下复杂，需要长井段划眼时，不能下入镶齿钻头。

（3）当地面设备有损坏、功率不足、管线刺漏、指重表不灵以及钻井液性能不符合要求或净化装置达不到预期效果时，都不应下入镶齿钻头，以免发生井下事故，造成经济损失。

（4）禁止在钻头上加热（如焊接、火烤等），以避免因高温损坏密封圈，导致密封早期失效或喷嘴落井。

（5）钻井液性能必须满足高压喷射钻井的要求，尤其要严格控制钻井液含砂量，避免通过喷嘴的高速钻井液中的硬颗粒刺坏钻头体。

（6）新钻头不能用油浸泡和强行活动牙轮。

15.三牙轮钻头的操作要点是什么?

答：三牙轮钻头的操作要点是：

（1）牙轮钻头检查∶钻头型号、直径（要准确测量）、钢印标记与钻头说明书和外包装相符；连接螺纹应符合 API 标准;钻头体无损伤，焊接无裂缝，牙齿完好；新钻头牙轮一般用手不易转动，转动时牙轮无互咬或旷动，轴承间隙合适；储油与密封系统密封完好;用游标卡尺检查喷嘴直径，喷嘴内径尺寸选择合适，符合水力设计要求，流道畅通；旧钻头认真检查牙齿、轴承磨损等级，精确测量直径磨损程度，分析该钻头在将钻地层中的使用寿命、机械钻速、可钻进尺，比较钻井成本和承担风险，确定该旧钻头是否可再次入井。

（2）安装喷嘴时应保证喷嘴和壳体清洁，严禁用锤子敲打，安装正确，固定牢靠。

（3）钻头上扣时要使用合适的装卸器，避免损坏钻头体。

（4）下钻前应校正指重表。下钻操作要平稳，特别在使用镶齿钻头时，应适当控制下钻速度。在硬地层井段，井斜大和井径不规则井段要特别小心，避免钻头碰击井壁，引起镶齿折断和掌尖损坏，导致密封早期失效。

（5）下钻过程中，应根据井深、遇阻情况和所钻地层岩性进行分段循环，调整好钻井液性能。

（6）下钻后期钻头接近井底时，或接单根后下放钻具时，速度不应过快，更不允许突然刹车，以免井下钻具由于惯性作用冲击井底，损坏合金齿或牙轮。

（7）新钻头下到距井底2～ 3m 处（可视井底沉砂多少而定），要充分循环钻井液，校准参数仪，并记下泵压与悬重，以便出现异常情况时对比分析，距井底 1m 左右时将新钻头旋转下放到井底。钻头刚接触井底时要轻压（20～50kN）慢转一段时间，因为旧钻头形成的井底与新钻头底面形状往往不相符合，新钻头的少数牙齿首先接触井底，形成应力集中，很大的冲击载荷会使牙齿折断，折断的牙齿在井下又会损坏其他牙齿，导致钻头早期损坏。

钻头在修整井底的同时，轴承也进行了跑合。跑合时间主要由该井使用的上一只钻头磨损情况决定，一般不应少于30min。

（8）钻头转数应控制在厂家推荐范围内，以免因相对线速度过大，摩擦副出现高温咬合或O形橡胶密封圈先期损坏。应根据厂家推荐的钻压允许值，结合本井所钻地层岩性特点，优选钻压;加钻压必须均匀，不允许间断加压，更要严防溜钻。

（9）当钻遇岩性软硬交错变化频繁地层时，会出现持续长久的蹩跳，并使大绳摆动，吊环敲击水龙头。这时，可加大钻压，减小转数;若是裂缝发育破碎地层，可减小钻压，并提高转速。

（10）任何情况下都不允许加压启动转盘。

（11）加压钻进中，钻具需要停止转动时，应待指重表恢复原悬重后，才能摘去转盘离合器，以防止钻具受压突然停转而恢复原长度，形成相当大的附加钻压而损伤钻头。

（12）为避免在软硬交错地层钻进时产生过大的冲击和振动，导致钻头镶齿碎裂，应安装减振器。同时，为避免钻进时因钻柱摆动而使钻压加在一个或两个牙轮上造成牙轮齿受力过大而折断，应在钻柱上加稳定器。

（13）钻头用到后期出现蹩跳、转盘负荷增大、转动不均、打倒车严重、钻速明显下降等现象时，应停钻，循环好钻井液，起钻换钻头。

16.国产三牙轮钻头有哪几个系列？各系列名称代号是什么？

答：国产三牙轮钻头根据钻头结构特征，钻头分为铣齿钻头及镶齿钻头两大类，共八个系列，其名称代号见表1。

表1 国产三牙轮钻头系列名称代号

17.国产三牙轮钻头有几种类型?其代号是什么? 各适用于什么地层?

答：国产三牙轮钻头根据所钻地层性质不同，各系列产品分别制成不同类型。共七种类型，其代号用数字表示，见表2。

表2 国产三牙轮钻头产品类型

18.国产三牙轮钻头型号如何表示?举例说明。

答 ：国产三牙轮钻头型号表示方法如下∶

例：用于中硬地层，直径为 8（1/2）in （215.9mm）的滑动密封轴承喷射式三牙轮钻头的型号为∶8（1/2）×HP5（或215.9×HP5)。

19.IADC 牙轮钻头是如何分类及编号的?

答：IADC 规定，每一类钻头用四位字码进行分类及编号，各字码的意义如下：

第一位字码为系列代号，用数字1～8分别表示八个系列，表示钻头牙齿特征及所适用的地层：

1 表示铣齿，低抗压强度高可钻性的软地层；

2 表示铣齿，高抗压强度的中到中硬地层；

3 表示铣齿，中等研磨性或研磨性的硬地层；

4 表示镶齿，低抗压强度高可钻性的软地层；

5 表示镶齿，低抗压强度的软到中硬地层；

6 表示镶齿，高抗压强度的中硬地层；

7 表示镶齿，中等研磨性或研磨性的硬地层；

8 表示镶齿，高研磨性的极硬地层。

第二位字码为岩性级别代号，用数字1～4分别表示在第一位数码表示的钻头所适用的地层中再依次从软到硬分为四个等级。

第三位字码为钻头结构特征代号，用数字1～9表示，其中1～7表示钻头轴承及保径特征，8、9 留待未来的新结构特征钻头用。1～ 7表示的意义如下：

1 表示非密封滚动轴承；

2 表示空气清洗、冷却，滚动轴承；

3 表示滚动轴承，保径；

4 表示滚动、密封轴承；

5 表示滚动、密封轴承，保径；

6 表示滑动、密封轴承；

7 表示滑动、密封轴承，保径。

第四位字码为钻头附加结构特征代号，用以表示前面三位数字无法表达的特征，用英文字母表示。目前，IADC已定义了16 个特征，用下列字母表示：

A 表示空气冷却；

B 表示特殊密封轴承；

C 表示中心喷嘴；

D 表示定向钻井；

E 表示加长喷嘴；

G 表示附加保径和钻头体保护；

H 表示水平井和导向应用；

J 表示喷嘴偏射；

L 表示掌背扶正块；

M 表示马达应用；

S 表示标准铣齿；

T 表示双牙轮；

W 表示加强切削结构；

X 表示楔形镶齿；

Y 表示圆锥形镶齿；

Z 表示其他形状镶齿。

有些钻头，其结构可能兼有多种附加结构特征，则应选择一个主要的特征符号表示。

20.什么是金刚石钻头?什么是 PDC 钻头和 TSP 钻头?

答：用金刚石材料做工作刃的钻头称为金刚石钻头。用聚晶金刚石复合片做切削刃的钻头简称 PDC 钻头。热稳定性聚晶金刚石钻头简称 TSP钻头。

21.金刚石钻头由几部分构成? 各部分的作用是什么?

答：金刚石钻头属于一体式钻头，整个钻头无活动部件，主要有钻头体、胎体、水力结构（包括水眼或喷嘴、水槽，也称流道）、排屑槽、保径齿（刃）和切削齿（刃）五部分。图5 所示为金刚石钻头。

图5 金刚石钻头

（1）钻头体由钢质材料制成，上部是螺纹，与钻柱相连接;碳化钨材料制成的胎体与钻头体下部烧结在一起，钢质胎体与钢质钻头体是一个整体。

（2）钻头的胎体位于冠部，其表面（工作面）镶装有金刚石材料切削齿，并布置有水眼或喷嘴、水槽、排屑槽，其侧面镶装保径齿。

（3）金刚石钻头的水力结构分为两类∶一类用于天然金刚石钻头和热稳定性聚晶金刚石钻头，这类钻头的钻井液从中心水孔流出，经钻头表面水槽分散到钻头工作面各处冷却、清洗、润滑切削齿，最后携带岩屑从侧面水槽与排屑槽流入环形空间；另一类用于PDC钻头，这类钻头的钻井液从水眼中流出，经过各种分流元件分散到钻头工作面各处冷却、清洗、润滑切削齿。PDC钻头的水眼位置和数量根据钻头结构而定。

（4）金刚石钻头的保径齿在钻进时起扶正钻头、保证井径不缩小的作用。

（5）金刚石钻头切削齿材料分为天然金刚石和人造金刚石两大类。

22.天然金刚石钻头和 TSP 钻头常用的冠部形状有几种? 各适用于什么地层?

答∶天然金刚石钻头和 TSP钻头常用的冠部形状有四种，如图6所示。

图6 金刚石钻头不同冠部形状

（1）双锥阶梯形。这种形状的钻头适用于钻软到中硬的地层，如硬石膏、泥岩、砂岩、石灰岩等。

（2）双锥形。这种形状的钻头适用于较硬和致密的岩石，如较硬的砂岩、石灰岩、白云岩等。这种钻头的工作面由内锥、外锥和顶部圆弧三部分组成，内锥角一般为 60°～70°，外锥角为 40°～60°

（3）B形。B形工作面由内锥和圆弧面组成，内锥角不小于 90°，其结构特点是顶部较宽也较平缓，适用于硬地层如硬砂岩及致密的白云岩等。

（4）带波纹（或称脊圈式）B形。外形和 B 形相同，不同的是内锥和圆弧面上带有螺旋形波纹槽。金刚石就镶在波纹的波峰上，这种钻头适用于石英岩、燧石、火山岩和硬砂岩等坚硬地层。

23.天然金刚石钻头和 TSP 钻头的水槽有几种类型? 各适用于什么 地层?

答：天然金刚石钻头和TSP钻头的水槽有四种类型，如图7所示。

图7 天然金刚石钻头和TSD钻头水力结构的水槽类型

1-高压水槽；2-低压水槽；3-排屑槽；4-金刚石；5-水眼

（1）逼压式水槽。这种水力结构的水槽分布在金刚石钻头工作面上，包括高压水槽及低压水槽。这种水槽一般用于软地层钻头。

（2）辐射形水槽。水槽为放射形且在钻头工作面上均匀分布，这种水槽一般用于软到中硬地层中。

（3）辐射形逼压式水槽。这是上述两种水槽结构的组合，常用于中硬到硬地层。

（4）螺旋形水槽。水槽为反螺旋流道，在钻头高转速条件下强迫钻井液流过金刚石工作面，并且还应用了逼压式水槽原理。这种水槽常用在高转速条件下。

以上四种类型水槽结构中，辐射形逼压式水槽效果最好。

24.金刚石在钻头工作面上排列的方式有几种?各适用于什么地层?

答：目前常见的有交错排列法、圆周排列法、脊圈排列法三种，如图8所示。

图8 金刚石在钻头上的不同排列方式

（1）交错排列法。这种排列方法适用于软到中硬地层的钻头。

（2）圆周排列法。这种排列方法适用于硬地层，因为硬地层的金刚石粒度较小，出刃也低，这样排列有利于清除所有岩屑。

（3）脊圈排列法。这种排列布齿方式有利于排屑和冷却金刚石，适用于金刚石粒度较细、出刃小的坚硬地层钻头。

25.PDC 钻头按钻头体材料及切削齿结构划分可分为几类?

答：PDC钻头按钻头体材料及切削齿结构划分，PDC钻头分为钢体与胎体两大类，如图9所示。

图9 刚体PDC钻头与胎体PDC钻头

26.PDC 钻头的切削齿布置有哪几种方式?各有何特点?

答：PDC 钻头的切削齿布置有刮刀式、单齿式及组合式三种排列及分布方式。

刮刀式布齿方式的特点是将切削齿沿着从钻头中心附近到保径部位的直线（或接近于直线的曲线）布置在胎体刮刀上，在适当的位置布置喷嘴（或水眼），每个喷嘴（或水眼）起到冷却或清洗一个或两个刮刀片上的切削齿的作用。采用这种方式布齿的 PDC钻头具有整体强度高、抗冲击能力强、易于清洗和冷却、排屑好、抗泥包能力强的特点，在粘性或软地层中应使用这种布齿方式的 PDC 钻头。

单齿式布齿方式是将切削齿一个一个地单独布置在钻头工作面上，在适当的地方布置喷嘴（或水眼），钻井液从喷嘴流出后，切削齿受到清洗及冷却，但同时也起到阻流与分配液流的作用。这种结构的布齿区域大、布齿密度高，可以提高钻头的使用寿命，但水力控制能力低，容易在粘性地层泥包。

组合式切削齿的布置采用刮刀式和单齿式相结合的方式，在适当的地方布置水眼或喷嘴，这种布齿方式具有较好的清洗、冷却和排屑能力，布齿密度较高。这种布齿方式的钻头多用于中等硬度地层。

27.PDC 钻头是如何破岩的?

答：在极软的高塑性地层中钻进时，切削齿在钻压作用下吃入岩石，旋转钻头便会使刃前岩石产生连续的塑性流动而呈片状、层状而被切削掉。这与用犁来犁地的过程和麻花钻头在金属件上钻眼过程相类似。

PDC 钻头在塑脆性地层中钻进时，PDC 钻头的切削齿在钻压的作用下吃入岩石。在扭矩作用下先于刃前的岩石发生碰撞，随着钻头转动，切削齿挤压刃前岩石，并产生小剪切破坏。当扭矩增大时，切削齿继续向前推进压碎刃前岩石，并将部分岩石压碎呈粉末。当扭力增大至岩石的强度极限时，岩石沿剪切面发生大块的剪切破碎，此后切削齿的扭力突然降低，紧接着随着钻头转动，切削齿便会又与岩石发生碰撞、挤压、剪切三种破岩过程。这样反复进行就是 PDC钻头在塑脆性地层中钻进的规律。

28.简述天然金刚石钻头和 TSP 钻头的工作原理。

答：（1）在硬地层中钻进时，金刚石颗粒在钻压作用下压入岩石，使之与金刚石颗粒接触的岩石处于极高的应力状态而使岩石呈现塑性。

（2）在塑性地层（或岩石在应力作用下呈塑性的地层）中，钻头在钻压作用下，金刚石颗粒吃入地层，在扭矩的作用下使金刚石颗粒前方的岩石发生破碎或被切削，脱离岩石基体，形成岩屑，这一切削过程相当于"犁地"过程，称为犁削，如图10所示。岩石破碎的体积大体等于金刚石吃入岩石后的位移体积。

图10 天然金刚石钻头的犁削作用

（3）在脆性较大的岩石中，在钻压和扭矩作用下所产生的应力使岩石表现为脆性破碎，即属于以剪力和张力破坏岩石。在这种情况下，金刚石钻头的破岩速度较高，岩石破碎的体积远大于金刚石吃入后位移的体积。

（4）在坚硬地层（如燧石、硅质白云岩、硅质石灰岩等）中，一般均采用细颗粒的金刚石制成孕镶式金刚石钻头来钻进，其特点是要靠金刚石的棱角实现微切削、刻划等方式来破碎岩石。这时破碎下来的岩屑基本上是粒度很细的粉末。

29.与牙轮钻头相比，金刚石钻头有何特点?

答：与牙轮钻头相比，金刚石钻头具有以下特点。

（1）金刚石钻头是一体式钻头，它没有牙轮钻头那样的活动部件，也无结构薄弱环节，因而它可以使用高转速，适合于井下动力钻具配合使用，提高钻井速度;在定向钻井中，它可以承受较大的侧向载荷而不发生井下事故，适合于定向井钻探。

（2）金刚石钻头使用正确时，耐磨且寿命长，适合于深井及研磨性地层使用。

（3）在地温较高的情况下，牙轮钻头的轴承密封易失效，使用金刚石材料钻头则不会出现此问题。

（4）在小于165.1mm（61/2in）的井眼钻井中，牙轮钻头的轴承由于空间尺寸的限制，强度受到影响，性能不能保证，而金刚石钻头则不会出现此类问题，因此，金刚石材料钻头适用于小井眼钻井。

（5）金刚石钻头结构设计、制造比较灵活，生产设备简单，因而能满足非标准的异形尺寸井眼的钻井需要。

（6）金刚石钻头中的 PDC 钻头是一种切削型钻头，切削齿具有自锐优点，切削面积较大，是一种高效能钻头。

（7）金刚石钻头由于热稳定性的限制，工作时必须保证充分的清洗与冷却。

（8）金刚石钻头抗冲击性能较差，使用时必须遵照严格的规程。

（9）金刚石钻头价格较高。

30.金刚石钻头的选择原则是什么?

答：（1）天然金刚石（ND）钻头适合于在硬地层和坚硬的地层钻井。TSP 钻头适合于在具有研磨性的中等硬度至硬地层钻井。

（2）PDC 钻头适合于在软到中等硬度地层钻井，但是PDC 钻头钻进的地层应是均质地层，以避免冲击载荷，含砾石的地层用 PDC 钻头必须采用轻钻压（5kN左右）。

（3）对于同一地层使用过的几种类型的钻头，在保证井身质量的前提下，一般以"每米成本"最低的钻头作为选型标准。

（4）收集邻近井相同地层钻过的钻头资料及上一个钻头的磨损分析，结合本井的具体情况来选择。

（5）按照钻头产品目录中说明的钻头适用地层选择钻头类型。

31.金刚石钻头下井前应做好哪些准备工作?

答:（1）井下情况正常，起下钻畅通无阻。

（2）井底干净，无金属落物。

（3）钻井液符合钻井设计要求，净化设备运转正常。

（4）用好钻杆滤清器，其最大孔径应小于钻头最小喷嘴的直径。

32.金刚石钻头入井前应做哪些检查?

答:（1）钻头型号、直径、钢印标记与钻头说明书和外包装相符。

（2）内、外切削齿（复合片）完整，无断齿、掉齿。

（3）流道畅通，用游标卡尺检查喷嘴直径，喷嘴固定牢靠，符合水力设计要求。

（4）旧钻头认真检查内、外齿区磨损级别、钻头直径磨损程度、钻头磨损特征，分析该钻头在将钻地层中的使用寿命、机械钻速、欲钻进尺，比较钻井成本和承担风险，确定是否再次入井。

33.金刚石钻头下钻时的注意事项有哪些?

答:（1）钻头螺纹要涂好标准的润滑脂，上卸钻头要用钻头装卸器。

（2）钻头入井要扶正、慢放，至防喷器时更要找中，防止碰坏 PDC 切削齿。

（3）下钻速度要缓慢，要平稳操作，严禁猛刹、猛顿。操作时，司钻要密切注视指重表，遇阻不能超过 30kN，否则应接方钻杆循环，采用一冲、二通、三划眼的办法通过。划眼时，划眼钻压应控制在 20kN 以下（钻头直径小于215.5mm 时，要低于10kN），转速低于50r/min。严禁大段划眼和不循环钻井液划眼。

（4）下钻接近井底时应提前开泵。钻头离井底0.5m 以上，应缓慢上下活动和转动钻具，充分循环钻井液。待井底清洁后，校正指重表。待泵压正常后方可井底造型。

确认钻头接触井底后，采用 50r/min 左右的转速和 5~20kN 的钻压磨合井底，进尺 0.5~1.0m。

34.金刚石钻头钻进作业时的注意事项有哪些?

答:（1）钻速试验。井底造型后，可在钻头厂家推荐的钻井参数范围内，选用不同的钻压转速进行钻速试验，直到找到一个最优钻速为止。做钻速试验时要逐渐增加钻压或转速，严禁猛增钻压或转速，以防金刚石损坏。ND钻头与TSP钻头适用于适当钻压、高转速。PDC钻头适用于小钻压、高转速，可用于转盘钻井，也可用于井下动力钻具钻井。

（2）钻速试验完毕，即可按最优参数正常钻进。钻进中要确保排量、泵压满足要求，保证有效清洗井底、携带岩屑。送钻要均匀，钻遇泥岩井段时，钻速会明显下降，这时司钻要耐心，并可适当提高钻压，降低转速，但钻压也不宜过大，一般提高 10~30kN为宜。若钻遇发生轻微蹩钻现象时，可适当降低钻压，同时降低钻速，等钻穿硬夹层后再采用正常参数钻进。严禁加压启动转盘。

（3）接单根后缓慢转动下放至井底，以防撞击损坏切削齿。

（4）每钻进 200~300m 或者每钻24h要进行一次短起、下钻，以防止起钻拔活塞。

（5）钻头使用到后期，PDC切削齿的磨损平面加大，降低了PDC切削齿切入地层的深度，因此可适当提高钻压以维持较高的机械钻速。

35.金刚石钻头在什么情况下应起钻?

答:遇到下列情况之一应考虑起钻：

（1）地层岩性变化不大，而机械钻速和转盘扭矩却明显降低；

（2）有连续蹩钻现象且没有进尺；

（3）立管压力明显上升或降低；

（4）综合经济指标低于其他类型钻头。

36.全刚石钻头使用时应注意什么?

答:（1）钻头搬动时要小心轻放，防止PDC切削齿损伤；

（2）钻头不允许采用堵喷嘴的办法钻进，以防止降低对PDC切削齿的冷却效果；

（3）钻较薄砾石层时，一定要小钻压，控制在 5kN左右，砾石层较厚时，不宜使用金刚石钻头；

（4）避免带钻压启动转盘；

（5）正常钻进时，钻井液排量必须保持在推荐范围内，以确保岩屑能及时排出，并保证PDC切削齿充分冷却；

（6）当钻遇大段疏松砂岩地层时，要适当降低机械钻速；

（7）在定向井中，严禁使用金刚石钻头在井口进行动力钻具试运转，以防止损坏PDC切削齿。

,