1、 鉆鉆頭頭失失效效主主要要因因素素產品質量產品質量使用方式使用方式產品對地層的適應性產品對地層的適應性誤操作誤操作 三牙輪鉆頭失效形式與失效原因分析三牙輪鉆頭失效形式與失效原因分析 噴嘴沖蝕噴嘴沖蝕 重復使用碳化鎢噴嘴，這種情況經常出現。如果一個或多個噴嘴重復使用碳化鎢噴嘴，這種情況經常出現。如果一個或多個噴嘴被堵死，那么未被堵死的噴嘴很可能由于下列原因而沖蝕：被堵死，那么未被堵死的噴嘴很可能由于下列原因而沖蝕： 1 1、泥漿中含沙量過高、泥漿中含沙量過高 ; ; 2 2、相對噴嘴尺寸噴速太高。如果噴嘴取下再用，其內徑很可能、相對噴嘴尺寸噴速太高。如果噴嘴取下再用，其內徑很可能沖大或噴嘴入口沖

2、蝕。沖大或噴嘴入口沖蝕。牙掌折斷牙掌折斷 由于鉆頭通過小井眼，受井壁側向力作用，在掌背磨損后，牙由于鉆頭通過小井眼，受井壁側向力作用，在掌背磨損后，牙掌所受的彎矩過大，掌背與井壁摩擦產生的熱裂紋等是造成牙掌掌所受的彎矩過大，掌背與井壁摩擦產生的熱裂紋等是造成牙掌折斷的原因。折斷的原因。 掉齒掉齒/ /牙齒松動牙齒松動 多數情況下是因為齒和齒孔多數情況下是因為齒和齒孔之間固齒力不夠，牙輪殼體沖蝕之間固齒力不夠，牙輪殼體沖蝕也會導致牙齒松動掉齒。有時是也會導致牙齒松動掉齒。有時是因為牙輪鋼材太軟（牙輪未經過因為牙輪鋼材太軟（牙輪未經過適當的熱處理），固齒力不足。適當的熱處理），固齒力不足。 牙輪熱

3、處理后心部硬度過牙輪熱處理后心部硬度過高，使合金齒壓入齒孔后，孔周高，使合金齒壓入齒孔后，孔周圍產生裂紋，固齒力下降。圍產生裂紋，固齒力下降。 因為壓齒角度錯誤導致孔因為壓齒角度錯誤導致孔壁受損。壁受損。 齒折斷、碎裂齒折斷、碎裂 常見形式是碎裂和折斷（碎裂是指齒上有常見形式是碎裂和折斷（碎裂是指齒上有一小部分碎掉）一小部分碎掉） 影響碎裂和折斷現象的速度和程度有三影響碎裂和折斷現象的速度和程度有三個基本因素個基本因素, , 即地層因素即地層因素, ,操作因素（鉆壓操作因素（鉆壓、轉速）和鉆頭選型。、轉速）和鉆頭選型。 造成特別嚴重的斷齒和碎裂的原因：造成特別嚴重的斷齒和碎裂的原因： 對于鋼齒

4、對于鋼齒 ：1 1、選型錯誤、選型錯誤, , 地層太硬；地層太硬；2 2、鉆壓或轉速太高、鉆壓或轉速太高( (鉆壓高易造成內排齒和鉆壓高易造成內排齒和中排齒折斷中排齒折斷; ; 轉速高易造成外排齒折斷轉速高易造成外排齒折斷) )；3 3、井底有落物；、井底有落物；4 4、使用的鋼材不當或熱處理不當；、使用的鋼材不當或熱處理不當；對于鑲齒：對于鑲齒：1 1、選型錯誤；、選型錯誤；2 2、軸承失效，牙輪打架；、軸承失效，牙輪打架；3 3、牙齒與齒孔配合不當、牙齒與齒孔配合不當, , 牙齒可以在齒孔中轉動導致斷齒；牙齒可以在齒孔中轉動導致斷齒；4 4、合金齒有缺陷；、合金齒有缺陷；5 5、鉆壓和、鉆

5、壓和/ /或轉速太高；或轉速太高；6 6、下鉆時碰撞井壁臺肩或井底；、下鉆時碰撞井壁臺肩或井底；7 7、井底有落物；、井底有落物； 齒折斷、碎裂齒折斷、碎裂 外徑磨損外徑磨損 外徑磨損外徑磨損是指保徑區域是指保徑區域的外部磨損；原因與地層的外部磨損；原因與地層的研磨性，鉆頭型號和鉆的研磨性，鉆頭型號和鉆井參數有關。井參數有關。 鉆頭出芯鉆頭出芯 鉆頭中心部位的齒磨損或斷落鉆頭中心部位的齒磨損或斷落, , 使井底相應地層未被切削而留下巖使井底相應地層未被切削而留下巖心。心。原因大致有原因大致有： 1 1、巖層的研磨性超過了鉆頭中心齒的抗磨能力；、巖層的研磨性超過了鉆頭中心齒的抗磨能力； 2 2、

6、牙輪殼體被沖蝕后齒脫落；、牙輪殼體被沖蝕后齒脫落； 3 3、井底有金屬碎屑引起中心齒破裂；、井底有金屬碎屑引起中心齒破裂； 4 4、井底形狀變化大，更換新鉆頭后修整井底的措施不當或時間太短、井底形狀變化大，更換新鉆頭后修整井底的措施不當或時間太短。牙輪破裂牙輪破裂 牙輪破裂即指牙輪破成兩半或幾塊，但大部分牙輪仍在鉆頭上，牙牙輪破裂即指牙輪破成兩半或幾塊，但大部分牙輪仍在鉆頭上，牙輪破裂可以是多種原因造成的，主要原因：輪破裂可以是多種原因造成的，主要原因：1 1、牙輪打架，一個軸承失效后，牙輪相碾壓使一個或多個牙輪破裂；、牙輪打架，一個軸承失效后，牙輪相碾壓使一個或多個牙輪破裂；2 2、頓鉆、溜

7、鉆使牙輪受到猛烈沖擊；、頓鉆、溜鉆使牙輪受到猛烈沖擊；3 3、井內硫化氫的腐蝕，導致氫脆；、井內硫化氫的腐蝕，導致氫脆；4 4、熱處理不當使牙輪殼體產生微裂紋，在鉆頭工作時，由于疲勞沖擊、熱處理不當使牙輪殼體產生微裂紋，在鉆頭工作時，由于疲勞沖擊載荷作用，裂紋擴展而導致牙輪破裂；載荷作用，裂紋擴展而導致牙輪破裂； 密封失效密封失效 軸承軸承“O O”形圈常常因研磨和受形圈常常因研磨和受熱而失效，軸承熱而失效，軸承“O O”形圈失效是軸形圈失效是軸承失效的最普遍的原因，承失效的最普遍的原因，密封失效原因：密封失效原因：1 1、鉆頭存放時間太長，超過保質期、鉆頭存放時間太長，超過保質期；2 2、鉆

8、頭存放及使用時，尤其是劃眼、鉆頭存放及使用時，尤其是劃眼與井壁產生摩擦熱，受熱影響橡膠與井壁產生摩擦熱，受熱影響橡膠密封圈老化失效；密封圈老化失效；3 3、未充分循環泥漿即鉆進；、未充分循環泥漿即鉆進；4 4、過大的鉆壓和轉速組合，尤其是轉速過高，會導致軸承咬死，密封失效；、過大的鉆壓和轉速組合，尤其是轉速過高，會導致軸承咬死，密封失效；5 5、掌尖過薄，用鉆頭劃眼，碰井壁以及井下落物，掌尖嚴重沖蝕、掌尖過薄，用鉆頭劃眼，碰井壁以及井下落物，掌尖嚴重沖蝕, , 都會造成都會造成掌尖缺損，密封圈外露而損壞；掌尖缺損，密封圈外露而損壞；6 6、研磨性顆粒通過牙掌密封面與牙輪底平面之間的間隙，侵入軸

9、承密封圈，、研磨性顆粒通過牙掌密封面與牙輪底平面之間的間隙，侵入軸承密封圈，導致密封失效；導致密封失效； 軸承曠動軸承曠動 由于軸承鎖緊失效以及由于軸承鎖緊失效以及牙輪軸孔磨損，軸承曠動。牙輪軸孔磨損，軸承曠動。主要原因：主要原因： 1 1、鎖緊鋼球碎裂，掉落；、鎖緊鋼球碎裂，掉落； 2 2、卡簧碎、斷；、卡簧碎、斷； 3 3、密封失效，軸承磨損。、密封失效，軸承磨損。 PDC鉆頭失效形式與失效原因分析鉆頭失效形式與失效原因分析研磨性磨損研磨性磨損 復合片磨損面較平整，聚晶層和合金支撐部分一起磨損出復合片磨損面較平整，聚晶層和合金支撐部分一起磨損出平面，對鉆頭復合片類似砂輪一樣的磨損損壞方式。

10、平面，對鉆頭復合片類似砂輪一樣的磨損損壞方式。原因：原因：主要是鉆遇砂巖等研磨性較強的地層；如富石英砂巖和主要是鉆遇砂巖等研磨性較強的地層；如富石英砂巖和大牛地石盒子盒大牛地石盒子盒8 8組砂巖，目的層為砂巖地層的水平段鉆頭常組砂巖，目的層為砂巖地層的水平段鉆頭常以這種磨損方式出現。以這種磨損方式出現。表現表現：鉆速逐漸變慢直至起鉆，如果不起鉆強行鉆進將磨損胎：鉆速逐漸變慢直至起鉆，如果不起鉆強行鉆進將磨損胎體導致鉆頭報廢體導致鉆頭報廢應對措施應對措施：低轉速高鉆壓；采用大排量攜巖，防止因攜巖不充：低轉速高鉆壓；采用大排量攜巖，防止因攜巖不充分導致二次磨損；選擇布齒密度高的鉆頭、抗研磨性強的進

11、口分導致二次磨損；選擇布齒密度高的鉆頭、抗研磨性強的進口復合片復合片研磨性磨損研磨性磨損沖擊損毀（脫層、斷齒、碎裂）沖擊損毀（脫層、斷齒、碎裂）損壞原因：損壞原因：PDC復合片因受到過大的沖擊載荷而導致的損壞方式。復合片因受到過大的沖擊載荷而導致的損壞方式。過大的沖擊載荷來自兩方面，一是地層中的硬質點，如礫石層，過大的沖擊載荷來自兩方面，一是地層中的硬質點，如礫石層，鐵礦石等硬夾層，二是操作過程中鉆具組合和參數不當，致使鐵礦石等硬夾層，二是操作過程中鉆具組合和參數不當，致使憋鉆和跳鉆。在延長組的礫石、石盒子組雜色硬質泥巖中使用憋鉆和跳鉆。在延長組的礫石、石盒子組雜色硬質泥巖中使用的鉆頭多出現沖

12、擊損壞。的鉆頭多出現沖擊損壞。表現形式表現形式：復合片脫層；斷齒；碎裂：復合片脫層；斷齒；碎裂應對措施：應對措施：礫石含量高的層位；鉆遇夾層尤其出現憋鉆時礫石含量高的層位；鉆遇夾層尤其出現憋鉆時適當弱化鉆井參數；采用雙級切削結構的適當弱化鉆井參數；采用雙級切削結構的PDCPDC鉆頭鉆頭沖擊損毀（脫層、斷齒、碎裂）沖擊損毀（脫層、斷齒、碎裂）熱磨損熱磨損 聚晶金剛石層的熱穩定性差，在聚晶金剛石層的熱穩定性差，在350-700350-700時，切削齒的磨損速度很快，時，切削齒的磨損速度很快，稱為熱磨損。溫度過高時，組成復合片的各物質由于熱膨脹系數不同而產稱為熱磨損。溫度過高時，組成復合片的各物質由

13、于熱膨脹系數不同而產生的內應力使復合片產生裂紋，俗稱熱龜裂生的內應力使復合片產生裂紋，俗稱熱龜裂 表現形式：表現形式：初期熱磨損為復合片完好，后期產生裂初期熱磨損為復合片完好，后期產生裂紋，直至整個復合片磨損掉一部分，甚至脫層。紋，直至整個復合片磨損掉一部分，甚至脫層。應對措施：應對措施：防止干鉆；排量不宜過小，確保鉆頭防止干鉆；排量不宜過小，確保鉆頭充分冷卻；在硬地層鉆頭無法吃入巖石時要使用充分冷卻；在硬地層鉆頭無法吃入巖石時要使用低轉速低轉速。熱磨損熱磨損掏心掏心 磨損方式磨損方式：鉆頭心部復合片和胎體全面磨損掉，在心部形：鉆頭心部復合片和胎體全面磨損掉，在心部形成一個圓錐形凹槽。成一個圓

14、錐形凹槽。 原因：原因：鉆頭造形不得當；操作不平穩；跳鉆；鉆頭心部布鉆頭造形不得當；操作不平穩；跳鉆；鉆頭心部布齒密度過低。齒密度過低。 應對措施：應對措施：在設計上強化受力環境惡劣的鉆頭心部；在鉆在設計上強化受力環境惡劣的鉆頭心部；在鉆具組合和鉆進操作中，及時調整參數，采用減震器，力求具組合和鉆進操作中，及時調整參數，采用減震器，力求鉆頭工作平穩。鉆頭工作平穩。水力沖蝕水力沖蝕磨損形式：磨損形式：鉆井液對鉆頭復合片和胎體鉆井液對鉆頭復合片和胎體的沖蝕導致的磨損的沖蝕導致的磨損磨損原因磨損原因：鉆井液流速過高，產生了渦：鉆井液流速過高，產生了渦流，尤其在硬地層；水眼角度設計欠合流，尤其在硬地層

15、；水眼角度設計欠合理；鉆井液固相含量過高。理；鉆井液固相含量過高。應對措施：應對措施：優化鉆頭水力設計；在保證優化鉆頭水力設計；在保證攜巖的前提下排量不宜過大；控制鉆井攜巖的前提下排量不宜過大；控制鉆井液固相含量。液固相含量。 因井下落物造成的因井下落物造成的PDCPDC鉆頭損毀。一般尺寸大的落物（如鉗牙）表現為鉆頭損毀。一般尺寸大的落物（如鉗牙）表現為磨出環形槽，尺寸小的落物（如復合片）在胎體上有明顯印跡。磨出環形槽，尺寸小的落物（如復合片）在胎體上有明顯印跡。應對措施：應對措施：防止井底落物；如有落物，先打撈或下牙輪將落魚撥到井壁。防止井底落物；如有落物，先打撈或下牙輪將落魚撥到井壁。落物

16、損壞落物損壞切削齒脫落切削齒脫落表現形式：表現形式：切削齒整體脫落。切削齒整體脫落。原因：原因：鉆壓過大；工作不平穩；焊接原因。鉆壓過大；工作不平穩；焊接原因。其它（泥包、縮徑、斷刀翼損壞）其它（泥包、縮徑、斷刀翼損壞）泥包泥包：因粘性地層、鉆壓過大、水眼不合理、泥漿性能、下鉆過程因粘性地層、鉆壓過大、水眼不合理、泥漿性能、下鉆過程導致的鉆頭被泥包裹的現象。導致的鉆頭被泥包裹的現象。應對措施應對措施：泥漿性能匹配地層；鉆頭水力設計滿足清洗要求；鉆遇泥漿性能匹配地層；鉆頭水力設計滿足清洗要求；鉆遇泥巖地層適當操作，及時調整參數。泥巖地層適當操作，及時調整參數。縮徑縮徑:鉆頭磨損至保徑面，使鉆頭外徑縮小。通過強化保徑設計，可鉆頭磨損至保徑面，使鉆頭外徑縮小。通過強化保徑設計，可以防止縮徑以防止縮徑斷刀翼斷刀翼:由于憋鉆，鉆壓過大，扭矩猛增導致刀翼斷裂。由于憋鉆，鉆壓過大，扭矩猛增導致刀翼斷裂。 需要指出的是，在鉆井實踐中，