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優(yōu)勢供應(yīng)j.Thielmann鉸刀900325

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江蘇邱成機(jī)電有限公司

專業(yè)采購歐洲工控產(chǎn)品、備品備件 。

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江蘇邱成機(jī)電有限公司是一家集研發(fā)、工程、銷售、技術(shù)服務(wù)于一體的現(xiàn)代化企業(yè)，是國內(nèi)自動(dòng)化領(lǐng)域具競爭力的設(shè)備供應(yīng)商。公司主要經(jīng)營歐美和日韓 等發(fā)達(dá)國家的機(jī)電一體化設(shè)備、高精度分析檢測儀器、環(huán)境與新能源工業(yè)設(shè)備及電動(dòng)工具等工控自動(dòng)化產(chǎn)品。 

以牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)為依據(jù)，可以將其分為水眼、軸承、巴掌、牙輪以及鉆頭體這五個(gè)部分。如果是密封噴射式的牙輪鉆頭，在一般情況下還包括儲(chǔ)油補(bǔ)償系統(tǒng)這一部分。螺紋一般會(huì)在牙輪鉆頭的上部，鉆柱與螺紋進(jìn)行相互連接，鉆頭下部會(huì)存在牙輪，其上帶有三個(gè)巴掌，牙輪軸上裝上牙輪，牙輪軸與各個(gè)牙輪之間裝有軸承，牙輪會(huì)通過其自身所帶的切削齒進(jìn)行破碎巖石工作。鉆井液的通道就是鉆頭的水眼。在進(jìn)行石油鉆井工作的過程中，通過鉆進(jìn)過程中的橫向剪切作用、縱向振動(dòng)作用，牙輪鉆頭會(huì)實(shí)現(xiàn)破碎巖石的目的，從而能夠提升鉆井速度。

在選擇牙輪鉆頭當(dāng)做石油鉆井工具時(shí)，需要按照鉆井設(shè)備的實(shí)際情況、地層的實(shí)際條件以及相鄰油井的地質(zhì)資料、地層資料來進(jìn)行牙輪鉆頭的選型。在進(jìn)行選擇時(shí)，需要考慮的問題主要有以下幾點(diǎn)：

首先，應(yīng)考慮鉆井地層中的軟硬交錯(cuò)情況是否存在；

其次，應(yīng)考慮在石油鉆井工作中是否需要防斜鉆進(jìn)、曲線作業(yè)；

再次，應(yīng)考慮同一油井中的不同鉆進(jìn)井段的實(shí)際深淺情況；

最后，應(yīng)考慮鉆井地質(zhì)、地層的可研磨性以及軟硬程度 [5]  。

金剛石復(fù)合片編輯 語音

金剛石微粉

金剛石微粉

PDC鉆頭是當(dāng)今石油和天然氣勘探開發(fā)行業(yè)廣泛使用的一種破巖工具，它有效地提高了機(jī)械鉆具，縮短了鉆井周期 [2]  。

金剛石復(fù)合片（PDC—Polycrystalline DiamondCompact）是采用金剛石微粉與硬質(zhì)合金襯底為原料，在超高壓高溫條件下燒結(jié)而成的復(fù)合超硬材料，它既具有金剛石的硬度與耐磨性，又具有硬質(zhì)合金的強(qiáng)度與抗沖擊韌性，是一種越的切削工具與耐磨工具材料，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于金屬與非金屬切削刀具、木材加工刀具、石油與天然氣鉆頭等許多領(lǐng)域。PDC研發(fā)及其在石油、天然氣鉆頭方面的應(yīng)用歷史已過去了35年，在這漫長的旅程中許多科學(xué)研究者為此作出了杰出的貢獻(xiàn)。

硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金

在PDC研發(fā)方面，GE公司1970年公布，1972～1973年正式進(jìn)行商品化生產(chǎn)的Compax具有劃時(shí)代意義，而該公司1976年叉推出了專用于石油、天然氣的PDC系列產(chǎn)品——Stratapax鉆井鉆頭用PDC，為鉆頭的研制提供了良好的基礎(chǔ)。自此以后許多PDC制造公司在技術(shù)創(chuàng)新上也取得了重大進(jìn)展，其中美國合成公司（US Synthetic）制造的金剛石層更厚、更耐沖擊的PDC于20世紀(jì)90年代中期進(jìn)入鉆井市場后，使PDC鉆頭的鉆井顯著提高。1997年該公司即成為了*的頭羊。

我國鄭州三磨所于1987年研制成功PDC并逐步進(jìn)入鉆井市場，雖然產(chǎn)品性能還不，但其卻以極低廉的價(jià)格贏得了我國剛起步的鉆頭制造業(yè)的青睞。

1992年鄭州新亞復(fù)合超硬材料有限公司建成投產(chǎn)后，對PDC的制造技術(shù)作了持續(xù)不斷的改進(jìn)，使PDC的性能有了長足的進(jìn)步。

油田

油田

PDC石油、天然氣鉆頭的開發(fā)與應(yīng)用也可追溯到30多年前，1973年Tulsa大學(xué)鉆井研究中心與GE公司所進(jìn)行的最初的平面PDC鉆頭設(shè)計(jì)以及在美國幾大油田進(jìn)行的幾次現(xiàn)場鉆井試驗(yàn)具有開創(chuàng)性、里程碑性的重大意義。自此以后，鉆頭制造商也不斷在鉆頭設(shè)計(jì)、制造與使用諸多方面作了不懈的努力和持續(xù)的改進(jìn)，才得以使PDC鉆頭在石油、天然氣鉆井中廣泛推廣，并給PDC及其鉆頭制造業(yè)、石油與天然氣開采業(yè)帶來豐厚的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。

1985年我國四川石油管理局與美國克里斯坦森（Eastman Christensen）公司合資建立了川石一克里斯坦森金剛石鉆頭公司。

1994年新疆石油管理局與Halliburtos的secarity DBS公司合資建立了新疆一帝陛艾斯鉆頭工具公司，這兩家企業(yè)都利用了國外成熟的PDC鉆頭制造技術(shù)，有力地促進(jìn)了我國PDC鉆頭的制造與應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步、促進(jìn)了PDC鉆頭在我國各大油田的推廣和普及 [6]  。

鉆頭發(fā)展簡史編輯 語音

碳化鎢粉未

碳化鎢粉未

在PDC的生產(chǎn)技術(shù)尚未成熟，或者說PDC鉆頭剛開始開發(fā)之前的一段時(shí)間，就有廠家用無硬質(zhì)合金襯底的聚晶人造金剛石取代天然大顆粒金剛石來制造表鑲鉆頭。聚晶體的形狀有一端為圓錐的圓柱形、三角塊形、圓片形及矩形、塊形等多種，如GE公司的Geoset、Fomset，De Beers公司的Syndax3以及鄭州三磨所的TSP，它們的共同特點(diǎn)是具有高熱穩(wěn)定性，即耐1000℃～1100℃的高溫，可直接燒結(jié)到由碳化鎢粉未及粘結(jié)金屬組成的鉆頭胎體的冠部作為鉆齒，破碎與切削地層。

1969～1975年鄭州三磨所分別生產(chǎn)了幾種不同直徑的JR20SN-2聚晶體，首先用于保徑的孕鑲鉆頭和擴(kuò)孔器的制造，鉆進(jìn)礦山7級以下的地層，而后用6×6mm聚晶體制造石油刮刀鉆頭，在勝利油田進(jìn)行試驗(yàn)，以鉆進(jìn)同一井深2400m為例，聚晶刮刀鉆頭與硬質(zhì)合金刮刀鉆頭相比，每口井可節(jié)約1.1～1.2萬元，并節(jié)省78%的時(shí)間；聚晶刮刀鉆頭與牙輪鉆頭相比，節(jié)省成本50%以上，鉆井時(shí)間減少5～8天。另外1.8×5mm聚晶體制造的地質(zhì)取芯鉆頭、擴(kuò)孔器以及2.5×5mm聚晶體用于冶金、煤田及地質(zhì)孕鑲鉆頭的保徑，其效果也與天然金剛石相近。

金剛石

金剛石

在20世紀(jì)80年代初期我國自主研發(fā)的PDC尚未成功之前，6×6mm聚晶體曾大量用于石油、天然氣鉆井的取芯鉆頭和西瓜皮式的全面鉆進(jìn)鉆頭。三角塊形聚晶也曾大量用于制造中硬至硬地層（如石灰?guī)r、白云巖）、輕微研磨性地層的取芯或全面鉆進(jìn)鉆頭。自90年代國產(chǎn)PDC大規(guī)模生產(chǎn)之后，聚晶人造金剛石逐漸退出了鉆井市場，被PDC全面取代。

石油、天然氣鉆井用PDC鉆頭的研發(fā)與應(yīng)用經(jīng)歷了一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)間，早期PDC的抗沖擊性不高、存在分層現(xiàn)象，加上鉆頭設(shè)計(jì)制造方面存在問題及石油、天然氣鉆井具有風(fēng)險(xiǎn)性，占據(jù)鉆井市場較大份額的牙輪鉆頭制造廠商表現(xiàn)不是那么積極，因此PDC鉆頭的研發(fā)和應(yīng)用遇到了較大的困難與阻力。

美國在1973～1975年間采用GE公司生產(chǎn)的8.38×2.8mm、金剛石層為0.5mm厚的PDC（Compax）焊接到硬質(zhì)合金齒柱上再安裝到鋼體鉆頭上進(jìn)行試驗(yàn)，大量的原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：PDC可取代用于鉆進(jìn)最硬和磨蝕性很高的巖石的表鑲鉆頭上的天然金剛石。但考慮到PDC的結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)以及石油、天然氣地層大都為軟一中硬地層，于是鉆頭制造廠商把PDC應(yīng)用重點(diǎn)放到了具有重大市場前景的石油鉆井市場。美國Tulsa大學(xué)鉆井研究中心參與了最初的平面PDC鉆頭設(shè)計(jì)，并對PDc本身進(jìn)行了關(guān)鍵性試驗(yàn)。在此期間GE公司在南得克薩斯州、科羅拉多州、猶他州、上密歇根州進(jìn)行了4只PDC鉆頭的試驗(yàn)，暴露了PDC柱齒、鉆頭設(shè)計(jì)與制造方面的一些問題。

取芯鉆頭

取芯鉆頭

初期試驗(yàn)存在的問題解決后，1976年12月GE公司推出了鉆頭專用PDC系列產(chǎn)品Stratapax，其性能有所改進(jìn)，更耐沖擊，也更有利于固定到鉆頭體上。與此同時(shí)Diamant B0art公司在波斯灣和北海鹽巖中、East.man Christensen公司在北海也進(jìn)行了一些較為成功的PDC鉆頭試驗(yàn)。

通過上述初步探索性試驗(yàn)之后，80年代末

一直到現(xiàn)在，PDC制造廠對PDC進(jìn)行了一系列的改進(jìn)與創(chuàng)新，使PDC的各項(xiàng)性能得到了很大提高，而各大鉆頭公司隨著能源市場的景氣、原油價(jià)格的不斷創(chuàng)新高，他們與石油公司一起積極開發(fā)了一系列新型PDC鉆頭，改善了使用效果與擴(kuò)大了使用領(lǐng)域。

90年代起，從鉆頭水力學(xué)角度出發(fā)，通過完善鉆井泥漿以控制頁巖中鉆頭泥包現(xiàn)象獲得了成功，使解決鉆進(jìn)頁巖夾層存在的問題獲得了突破性進(jìn)展。PDC鉆頭的發(fā)展是Amoco公司發(fā)現(xiàn)了鉆頭損壞的最主要原因是鉆頭旋轉(zhuǎn)偏擺（回旋）造成的，隨之發(fā)展了防鉆頭偏擺設(shè)計(jì)技術(shù)，各鉆頭制造廠從鉆頭設(shè)計(jì)角度出發(fā)對布齒結(jié)構(gòu)、刀翼結(jié)構(gòu)、鉆頭剖面形狀等采用了一系列防偏擺設(shè)計(jì)技術(shù)，將旋轉(zhuǎn)偏擺程度降低到最小。此外，Eastman Christensen公司將Amoco的防偏擺產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了商品化，采用了穩(wěn)定鉆頭工作裝置，使PDC在鉆進(jìn)時(shí)降低導(dǎo)致其破壞的劇烈偏擺載荷，正式推出了防旋轉(zhuǎn)偏擺鉆頭，這種鉆頭在多層（非均質(zhì)夾層）巖層鉆進(jìn)中更為有利。此外，鉆頭冠部形狀也由平面狀變?yōu)?～8刀翼甚至更多刀翼（螺旋形）的西瓜皮狀。

原油

原油

PDC鉆頭不斷提高與創(chuàng)新的另一原因是開發(fā)與應(yīng)用了更為現(xiàn)代、更為復(fù)雜的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)模型系統(tǒng)（CAD/CAM），并與實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證相結(jié)合，增加了鉆頭成功應(yīng)用的把握。在我國，PDC鉆頭的開發(fā)因?yàn)槭艿絇DC國產(chǎn)化的影響，相對美國要晚15年左右，在20世紀(jì)80年代中期，江漢鉆頭廠、大港總機(jī)廠鉆井研究所及北京石油大學(xué)等單位開始著手研發(fā)PDC鉆頭，1985年川石一克里斯坦森金剛石鉆頭公司與1990年新疆一帝陛艾斯鉆頭工具公司成立后分別引進(jìn)了國外成熟的PDC鉆頭技術(shù)及后續(xù)新技術(shù)，并采用GE、DeBeers、USS公司生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定可靠的PDC，它們制造的鉆頭在鉆井中均有越的表現(xiàn)，為我國PDC鉆頭的開發(fā)與應(yīng)用迅速鋪平了道路，展現(xiàn)了PDC鉆頭在石油、天然氣鉆井市場的光明前景。但因鉆頭成本過高及售價(jià)昂貴，其應(yīng)用主要在新疆地區(qū)油田及海洋油田鉆井中推廣。

1988年鄭州三磨所自主研制的價(jià)格十分低廉的PDC投放市場后，加速了我國PDC鉆頭國產(chǎn)化的步伐，先后出現(xiàn)了江漢鉆頭廠鉆井研究所、大港石油總機(jī)廠、勝利油田鉆井院、大慶石油管理局鉆頭廠等一批PDC鉆頭制造廠，*國產(chǎn)化的PDC鉆頭在大慶油田、中原油田、大港油田、勝利油田、遼河油田、吉林油田等地區(qū)得到了推廣和普及。

大慶油田

大慶油田

由于20世紀(jì)90年代初國產(chǎn)PDC的性能還不令人滿意以及部分鉆頭廠家鉆頭設(shè)計(jì)與制造水平相對較低，鉆井效果尚不太理想，直到鄭州新亞復(fù)合超硬材料有限公司投產(chǎn)后，在PDC制造技術(shù)上堅(jiān)持不懈地進(jìn)行研究和創(chuàng)新，產(chǎn)品的規(guī)格與國外產(chǎn)品一致，產(chǎn)品的質(zhì)量及可靠性提高，才基本上滿足國內(nèi)外鉆頭客戶用于鉆進(jìn)軟一中硬地層鉆頭的技術(shù)要求，目前該公司主要致力于開發(fā)適合于硬地層、夾層、深井等難攻地層鉆頭用的PDC。另外，在鉆頭制造方面，除川石一克里斯坦森金剛石鉆頭公司、新疆帝陛艾斯鉆頭工具公司外，又涌現(xiàn)了一批具有高質(zhì)量水平的鉆頭制造公司：如成都百施特金剛石鉆頭公司、武漢億斯達(dá)工具公司、成都迪普金剛石鉆頭公司及四川川石金剛石鉆頭公司等?？梢韵嘈?，不久的將來，國產(chǎn)PDC鉆頭的使用效果及應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)隨著PDC品質(zhì)的改善以及鉆頭設(shè)計(jì)、制造水平的提高而迅速進(jìn)步。

當(dāng)今，在世界鉆井市場上，在鉆頭制造技術(shù)與生產(chǎn)數(shù)量上占主導(dǎo)地位的名公司有休斯（Baker Hughes）公司、DBS（HaIliburton的Secarity DBS）公司、史密斯（Smith International）公司以及瑞特（Hycalog Tool—Reed）公司四家 [6]  。

鉆速影響因素編輯 語音

1）地層沉積年代遠(yuǎn)，地層硬度高、不均質(zhì)，部分層段研磨性高。

燧石結(jié)核

燧石結(jié)核

厚度在500m以上的自流井組，泥頁巖，砂巖互層，砂泥巖致密，硬度高，須家河段為泥巖夾石英砂巖，硅質(zhì)膠結(jié)，巖石硬度達(dá)7級；二疊系陽新統(tǒng)地層巖石可鉆性級值為4.7～7.5，巖石軟硬變化大，因高圍壓作用，二疊系灰?guī)r硬度高出三疊系3倍以上，且央帶燧石結(jié)核，煤及黃鐵礦 [7] 

。

2）井眼不穩(wěn)定。

井眼

井眼

川東高陡構(gòu)造井的上部沙溪廟組一珍珠沖組地層（井深0～2500m），巖性主要是砂，泥、頁巖互層。由于巖石水敏性強(qiáng)以及高陡構(gòu)造的地應(yīng)力聯(lián)合作用，使井眼很容易失穩(wěn)，井壁嚴(yán)重坍塌。為了平衡垮塌而提高鉆井液密度，導(dǎo)致機(jī)械鉆速大幅降低，如天東26井在沙溪廟組、自流井組地層鉆井中鉆井液密度提至1.35～1.63g/cm3，由高液柱壓力產(chǎn)生的“壓持效應(yīng)"使機(jī)械鉆速降至0.96m/h；二疊系的龍?zhí)督M、梁山組也極易垮塌。

3）地層傾角大，地層傾角8～55°，達(dá)85°，容易發(fā)生地層自然造斜。

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