NB-T11152-2023地热钻井钻头使用基本规则和磨损评定方法.docx

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1、ICS73.020CCSDIONB中华人民共和国能源行业标准NB/T111522023地热钻井钻头使用基本规则和磨损评定方法Basicrulefortheuseofgeothermaldrillingbitsandtheevaluationmethodforbitwear2023-02-06发布2023-08-06实施国家能源局发布目次前言I1范围12规范性引用文件13术语和定义14钻头使用基本规则35钻头磨损评定方法6附录A（规范性）钻头的直径及公差12附录B（规范性）起钻原因及代码13附录C（规范性）金刚石钻头及复合钻头的保径块长度14附录D（规范性）钻头分类号15附录E（规范性）钻头的连

2、接螺纹及上紧扭矩18附录F（规范性）钻头钻压、钻速和排量的推荐范围19附录G（规范性）钻头井下复杂情况处理技术措施21附录H（规范性）钻头的磨损特征及代码23参考文献24-XX.刖三本文件按照GB/T1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由中国石油化工集团有限公司提出。本文件由能源行业地热能专业标准化技术委员会归口。本文件起草单位：西南石油大学、中石化江钻石油机械有限公司、四川川石.克锐达金刚石钻头有限公司、中国石油集团长城钻探工程有限公司、四川宝石机械石油钻头有限责任公司、中国地质大学（武汉）、中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院、中国石化集团

3、新星石油有限责任公司。本文件主要起草人：杨迎新、全兵、范晓勒、任海涛、张召峰、王霞、刘晓波、段隆臣、解巧云、况雨春、郑家伟、陈炼、窦斌、许友斌、于洪波、李斌、高清春、周学军、赵丰年。本文件为2023年首次发布。地热钻井钻头使用基本规则和磨损评定方法1范围本文件规定了钻头使用基本规则和磨损评定方法。本文件适用于地热钻井全面钻进钻头和取心钻头，也可用于石油天然气等其他钻井工程中作为钻头选择、使用和磨损评定的借鉴和指导。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改

4、单）适用于本文件。DZ/T0260地热钻探技术规程SY/T5164牙轮钻头SY/T5217金刚石钻头SY/T5234钻井参数优选基本方法SY/T5426石油天然气钻井工程岩石可钻性测定与分级3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1钻头drillbit&rockbit钻井中直接接触并破碎井底岩石形成井眼的工具。结构类型包括固定切削齿钻头、牙轮钻头、复合钻头和潜孔锤钻头等。按功用可分为全面钻进钻头、取心钻头和特殊工艺用钻头。3.2切削元件/切削齿cutter钻头上与井底岩石直接接触以破碎岩石的元件，也称切削齿或牙齿。3.3固定切肖J钻头fixedcutterdrillbit全部切削齿均固定在

5、钻头体上的钻头。主要有刮刀钻头、金刚石钻头、潜孔锤钻头三类。3.4牙轮钻头rollerconedrillbit通过牙轮的滚动带动其上的切削齿以冲击、压入和刮削作用破碎岩石的钻头，由牙轮、牙掌、轴承和喷嘴等部分组成。按钻头牙齿类型可分为钢齿钻头和硬质合金镶齿钻头两类。按轴承类型主要分为滚动轴承钻头和滑动轴承钻头两类。3.5金刚石钻头diamonddrillbit以金刚石或金刚石制品作为切削元件的固定切削齿钻头，是金刚石全面钻进钻头、金刚石取心钻头和金刚石扩眼钻头的统称，包括聚晶金刚石复合片钻头（PDC钻头）、热稳定聚晶金刚石钻头（TSP钻头）、天然金刚石钻头和孕镶金刚石钻头等类型。3.6聚晶金刚

6、石复合片钻头PDCbit以聚晶金刚石复合片为主要切削元件的金刚石钻头，简称PDC钻头。按钻头体材料及制造工艺的不同可分为胎体式PDC钻头和钢体式PDC钻头两类。聚晶金刚石复合片也称为PDC齿或复合片。3.7孕镀金刚石钻头impregnateddiamondbit以孕镶块或孕镶齿作为主要切削元件的金刚石钻头。3.8PDC-牙轮复合钻头PDCandroller-conehybridbit同时包含PDC刀翼和牙轮两种切削结构的钻头，也称PDC-牙轮混合钻头，简称复合钻头或混合钻头。复合钻头采用钢体式结构，牙轮牙掌部件通常采用焊接方式连接在钻头体上。3.9取心钻头coringbit用于钻取岩心的钻头。

7、3.10双心钻头bi-centerbit&eccentricbit随钻扩孔金刚石钻头或工具的一种，包括领眼部分和扩眼部分，能通过套管内孔下入，并实现边钻进边扩孔的功能。也称偏心钻头。3.11外排齿outterrcws金刚石钻头外排齿是指钻头2/3半径以外区域的切削齿。牙轮钻头外排齿是指各牙轮上接触井壁的齿圈上的切削齿。PDC-牙轮复合钻头的外排齿包括刀翼外排齿和牙轮外排齿两部分：刀翼外排齿是指从钻头中心至钻头2/3半径以外区域内的PDC齿：牙轮外排齿是指各牙轮上距离井壁最近的齿圈上的切削齿。3.12内齿innerrows金刚石钻头内排齿是指从钻头中心至钻头2/3半径区域内的切削齿。牙轮钻头内排

8、齿是指各牙轮上不接触井壁的齿圈上的切削齿。PDC-牙轮复合钻头的内排齿包括刀翼内排齿和牙轮内排齿两部分：刀翼内排齿是指从钻头中心至钻头2/3半径区域内的PDC齿；牙轮内排齿是指各牙轮上除外排齿之外的其余齿圈上的切削齿。3.13保径结构gaugepreservingstructure用于延缓钻头直径因磨损而缩小的结构称为保径结构。金刚石钻头的保径结构也称保径块或保径瓣，保径块与井壁相对的面为保径工作面，简称保径面。设置在保径结构上的切削齿称为保径齿。3.14规径结构/规径齿gauge/gaugecutter钻头冠部表面上直接决定或形成钻头直径的切削结构称为规径结构，简称规径。规径结构中的切削齿称

9、为规径齿。3.1573翼号serialnumberofbladeindrillbit指金刚石钻头和PDC-牙轮复合钻头上各个刀翼的编号。1号刀翼是指最接近钻头回转中心的切削齿所在的刀翼。其余刀翼的编号规则为：观察者面对钻头工作端面，自1号刀翼起，按照顺时针方向，其后的刀翼依次为2号刀翼、3号刀翼等。3.16牙轮号serialnumberofconeindrillbit指牙轮钻头和PDC-牙轮复合钻头上各个牙轮的编号。三牙轮钻头1号轮，是指含有最接近钻头回转中心的牙齿的牙轮；2号轮、3号轮的编号规则为：观察者面对牙轮钻头工作端面，自1号轮起，按照顺时针方向，其后的牙轮依次为2号轮、3号轮。复合钻

10、头1号轮，是指在面对钻头工作端面时，位于1号刀翼前方的第一个牙轮。其他牙轮按照顺时针方向依次为2号轮、3号轮等。3.17钻头修复bitrepair将使用后已经发生一定程度磨损的钻头，通过更换切削齿等方式，使钻头恢复工作能力的制造过程。钻头修复通常只针对PDC钻头进行。3.18钻头的可修复性bitrepairability依据出井后钻头的磨损程度，对钻头作出的是否可修复以及修复难易度的评价。3.19热磨损thermalwearPDC齿等金刚石切削齿在工作过程中，由于高温使金刚石材料内应力增加，或使金刚石材料发生石墨化，从而导致切削齿工作寿命显著下降的现象。3.20复合片脱钻cobaltremov

11、alofPolycrystallineDiamondCompact通过酸蚀等方法将聚晶金刚石复合片金刚石聚晶层中的触媒金属钻除去，以提高复合片抗热磨损能力的方法。4钻头使用基本规则4.1 钻头选择4.1.1 应结合邻井地质资料、钻头使用资料和钻井工艺，在保证功能性要求的前提下，全面分析所钻进的地层、钻井工艺和钻井设备等条件，根据综合成本最低的原则优选钻头。4.1.2 1.2牙轮钻头、金刚石钻头（含金刚石取心钻头）以及PDC-牙轮复合钻头参考表1进行钻头分类号的选择。4.1.3 根据地层岩石选择钻头的一般原则4.1.3.1深部地层，应优先选用固定切削齿钻头，特别是PDC钻头，以保障深部井段的钻井

12、安全性。4.1.3.2极软软地层，应优先选用PDC钻头和钢齿牙轮钻头。4.1.3.3中硬及中硬以上地层，牙轮钻头宜优先选用密封滑动轴承镶齿钻头。4.1.3.4地层温度高于150C的高温井段，PDC钻头、PDC-牙轮复合钻头应优先选用脱钻复合片，牙轮钻头或PDC-牙轮复合钻头应优先选用耐高温橡胶密封或金属密封的产品。4.1.3.5硬地层、而研磨性地层和严重不均质地层，宜优先选用镶齿牙轮钻头或PDC-牙轮复合钻头。4.1.3.6超硬地层和超强研磨性地层，宜优先选用孕镶金刚石钻头。4.1.3.7易泥包地层，宜优先选用优化水力参数的宽、深水道钢体PDC钻头。4.1.3.8在井段中有易卡钻地层时，应选用

13、有倒划眼齿的钻头。表1钻头类型与地层级别对应关系表地层级别PlllIIIVIVIVIVI11VIIIl-XX地层可钻性级值33W44W66W88W10代表性地层强黏土,黏，泥灰岩泥灰岩，盐Uj-y-I-U石，石存石*，页岩，砂岩页岩，砂岩，白垩岩，大理岩，白云岩页岩，砂岩，灰岩，白云岩，片麻岩，火成岩砂岩，页岩，灰岩，花岗岩，片麻岩，火成岩火成岩牙轮钢齿牙轮钻头1-11-21-31-42-12-22-32-43-13-23-33-4钻头分类号镣齿牙轮钻头4-14-24-34-45-15-25-35-46-16-26-36-47-17-27-37-48-18-28-38-4PDC钻头1-11-2

14、2-12-22-22-33-23-34-24-3金刚石钻头分类号天然金刚石钻头、TSP钻头和孕镶金刚石钻头6-16-26-37-17-27-38-18-28-28-38-4注1:牙轮钻头的分类号遵照SY/T5164的规定：金刚石钻头及金刚石取心钻头的分类号遵照SY/T5217的规定。注2:牙轮钻头分类号只计表征地层类别的前两位代码。例如：“47”表示地层系列号为4,分级号为1。注3:金刚石钻头分类号只计表征切削齿密度的地层系列号和表征切削齿直径的分级号。例如：“3-2”表示地层系列号为3（软到中），分级号为2（PDC齿直径为14-24）。注4:PDC-牙轮复合钻头的分类号以钻头上的PDC齿切削

15、结构为依据，按照Pl）C钻头的分类号来确定。例如：“3-2”表示复合钻头上PDC齿切削结构的地层系列号为3（软到中），分级号为2（PDC齿直径为14-24）。4.1.4根据钻井工艺选择钻头的一般原则4.1.4.1根据钻井工艺选择钻头时，应优先考虑钻井工艺对钻头的功能性要求，其次考虑钻头的破岩性能。4.1.4.2针对采用气体或泡沫循环介质的欠平衡地热钻井条件，PDC钻头应优先选用胎体式钻头，或强化抗冲蚀性能的钢体式钻头。4.1.4.3针对定向钻井工艺条件，宜优先选择工作扭矩低、侧向切削能力强的钻头。4.1.4.4金刚石钻头、复合钻头的保径块长度的选用原则和推荐范围见附录A。4.1.4.5在地层可钻性较差