钻头类型

1. 牙轮钻头：

旋转切削钻头或旋转锥形钻头的切削组件排列在锥体上，当钻身旋转时，这些锥体绕其轴旋转。钻头的锥体数量可以为一、二、三、四、五或六个。但最常见的旋转锥形钻头是三锥钻头。全球约95%的油气钻井都是使用旋转切削钻头，特别是三锥钻头。在软地层中，齿的长度和彼此之间的距离较大。对于较硬的岩石，齿的尺寸和彼此之间的距离会减少。

• 单锥钻头: 这种类型的钻头围绕其轴旋转，主要用于定向钻井。这些钻头用于开裂石材、具有刮擦性质的石材、中等硬度的石材和斜面表面的旋转钻井系统。单锥钻头最大限度地减少了井偏的可能性。

• 双锥钻头: 主要用于软地层和定向钻井。

• 三锥钻头: 三锥钻头是最常见的钻头类型，全球大多数钻井都使用这种类型。

牙轮钻头可以分为两种：

i. 牙轮钻头（Milled Tooth Drilling Bits(MT)）:

MT钻头的早期型号有两个锥体，旋转时锥体上的齿与槽不会碰撞。相邻锥体齿的碰撞会自动清洁钻头，增加钻速并促进钻井过程。钢齿钻头用于软到中硬地层。

ii. 碳化钨镶齿钻头(Tungsten Carbide Insert Tooth (TCI)):

碳化钨镶齿 (TCI) 钻头或称为按钮钻头（如MT型）具有旋转锥体。与MT钻头不同，这些钻头在松木体上安装了碳化钨按钮，且安装温度非常高。 这些钻头用于浅层地球中的硬质和腐蚀性地层作业。 在大深度处，牙轮钻头表现不佳，且更换耗时。

2. 固定刀具钻头

固定刀具钻头是一体成型的，没有活动部件。事实上，这种类型的钻头没有独立旋转的锥体，而是具有一个固定的钻头体和一个固定的头部，与钻杆和钻柱一同旋转。这类钻头的主体由钢或碳化钨制成。钢体钻头对冲击和施加在刀片上的力具有很高的抵抗力，但钢对钻井液引起的侵蚀的抵抗力较低。相反，碳化钨体钻头对侵蚀具有很高的抵抗力，但对冲击的抵抗力较弱。

i. 钢刀钻头

这些钻头分为两种：钢刀和鱼尾钻头及刮削钻头。刮削钻头用于石油和天然气行业的软地层钻井。刮削钻头是旋转钻井中使用的第一种钻头类型，但由于效率低，它们被锥形钻头逐渐替代。这些钻头带有钢制刀片，主要用于软地层钻井。由于在硬地层中的效率不高，使用这种钻头的频率已经减少；当对钻头施加较大负荷时，钢刀片会陷入地层中，如果增加钻井扭矩，会导致钻杆被切断并掉入井中。这种钻头难以控制钻井路径，井眼常常偏离主路径。

ii. 金刚石钻头

在这种钻头类型中，钻体上镶嵌有金刚石颗粒。金刚石是已知最硬的材料，由纯碳制成。由于金刚石的硬度，这些钻头最适合用于具有侵蚀性的硬地层钻井。与旋转切削钻头和钢刀钻头相比，金刚石钻头对钻井泥浆的敏感性较低。稀释后的钻井泥浆通常提高钻头的效率，更具经济性。

金刚石钻头具有许多优点，包括提高在不同地层和岩层中的钻井速度，减少起下钻时间和钻头缩径，无需备用零件，并适用于高压井等特殊条件。

金刚石钻头的分类:

• 天然金刚石钻头

• 聚晶金刚石紧凑型钻头（PDC）

• 热稳定聚晶钻头（TSP）

• 聚晶金刚石紧凑型钻头 (PDC)：

PDC具有钨碳化物钻体，刀片安装在表面。这些钻头可以设计为带喷嘴或不带喷嘴。PDC 中的金刚石颗粒大小影响其抗冲击性和耐磨性。使用钴作为催化剂的合成金刚石，使 PDC 的耐热性低于天然金刚石。当加热时，钴会膨胀并可能导致金刚石破裂。

• 热稳定聚晶钻头 (TSP)：

TSP是为解决 PDC 的耐热性问题而开发的。在生产过程中，通过酸提炼去除钴，或使用碳化硅来提高耐热性。因此，在非常坚硬的地层中，TSP 钻头的性能优于 PDC 钻头。

• 天然金刚石钻头