江蘇邱成機(jī)電有限公司
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優(yōu)勢(shì)供應(yīng)j.Thielmann鉸刀900325
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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(guó)內(nèi)自動(dòng)化領(lǐng)域具競(jìng)爭(zhēng)力的設(shè)備供應(yīng)商。公司主要經(jīng)營(yíng)歐美和日韓 等發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)電一體化設(shè)備、高精度分析檢測(cè)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(guò)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(guò)程中,通過(guò)鉆進(jìn)過(guò)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(lái)進(jìn)行牙輪鉆頭的選型。在進(jìn)行選擇時(shí),需要考慮的問(wèn)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(yǔ)音
金剛石微粉
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金剛石微粉
PDC鉆頭是當(dāng)今石油和天然氣勘探開(kāi)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(guò)去了35年,在這漫長(zhǎng)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(guó)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(chǎng)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(guó)鄭州三磨所于1987年研制成功PDC并逐步進(jìn)入鉆井市場(chǎng),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(guó)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(duì)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(zhǎng)足的進(jìn)步。
油田
油田
PDC石油、天然氣鉆頭的開(kāi)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(guó)幾大油田進(jìn)行的幾次現(xiàn)場(chǎng)鉆井試驗(yàn)具有開(kāi)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(kāi)采業(yè)帶來(lái)豐厚的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。
1985年我國(guó)四川石油管理局與美國(guó)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。
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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(guó)外成熟的PDC鉆頭制造技術(shù),有力地促進(jìn)了我國(guó)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(guó)各大油田的推廣和普及 [6] 。
鉆頭發(fā)展簡(jiǎn)史編輯 語(yǔ)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(shuō)PDC鉆頭剛開(kāi)始開(kāi)發(fā)之前的一段時(shí)間,就有廠家用無(wú)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(lái)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(jí)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(wàn)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(guó)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(guó)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(chǎng),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(zhǎng)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(wèn)題及石油、天然氣鉆井具有風(fēng)險(xiǎn)性,占據(jù)鉆井市場(chǎng)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(guó)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(chǎng)前景的石油鉆井市場(chǎng)。美國(guó)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(duì)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(wèn)題。
取芯鉆頭
取芯鉆頭
初期試驗(yàn)存在的問(wèn)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(guò)上述初步探索性試驗(yàn)之后,80年代末
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一直到現(xiàn)在,PDC制造廠對(duì)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(chǎng)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(kāi)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(guò)完善鉆井泥漿以控制頁(yè)巖中鉆頭泥包現(xiàn)象獲得了成功,使解決鉆進(jìn)頁(yè)巖夾層存在的問(wèn)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(duì)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(kāi)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(guó),PDC鉆頭的開(kāi)發(fā)因?yàn)槭艿絇DC國(guó)產(chǎn)化的影響,相對(duì)美國(guó)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(kāi)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(guó)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(guó)PDC鉆頭的開(kāi)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(chǎng)的光明前景。但因鉆頭成本過(guò)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(chǎng)后,加速了我國(guó)PDC鉆頭國(guó)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(guó)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(guó)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(duì)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(guó)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(guó)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(kāi)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(lái),國(guó)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(chǎng)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(yǔ)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(yè)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(jí);二疊系陽(yáng)新統(tǒng)地層巖石可鉆性級(jí)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]
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106541 D-DR2477/M320-G225 ohne Keilnut |
106541 D-DR2477/M320-G225 Mit Keilnut |
D-DR2477/M350-G225 |
。
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(yè)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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