火山岩地質用什麼鑽頭鑽井

❶ 淬火後用什麼鑽頭鑽孔

用硬質合金特殊塗層的鑽頭，如山特維克840系列，材質1220的鑽頭。

山特維克系列多為內硬質合金、高速鋼製成容的金屬切割工具，以及硬質合金和其他硬質材料製成的部件，適合淬火後使用。

將鋼加熱到臨界溫度以上溫度，保溫一段時間，使之全部或部分奧氏體化，然後以大於臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下進行馬氏體（或貝氏體）轉變即可完成淬火。

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鑽頭的分類及選擇

目前石油行業使用的鑽頭有很多種類，以不同的鑽進方式為根據對鑽頭進行分類，可以將其分為金剛石鑽頭、牙輪鑽頭與刮刀鑽頭，這三種鑽頭是最基本的鑽頭形式。

在這三種鑽頭中，在石油鑽探工作中應用最為普遍、最為廣泛的一種是牙輪鑽頭，其應用程度也比較深，將這三種鑽頭進行對比，使用范圍最小的一種鑽頭是刮刀鑽頭。

切削刃使用的是金剛石材料的鑽進刀具就是金剛石鑽頭，金剛石鑽頭的主要優勢在於能夠適應研磨性較高、地質較硬的地層，切割性能也比較優良。在高速鑽探方面具有非常顯著的優勢。

參考資料

網路--淬火

網路--鑽頭

❷ 小型液壓鑽井機，只用60地質鑽桿，想全面鑽進四十米石頭水井，該用什麼鑽頭牙輪鑽頭低鑽壓能不能使用

最好是金剛石鑽頭，牙輪鑽頭壓力給不上去效果不好

❸ 在火山岩地質結構下打深水井,用什麼打井設備比較好

如果是打深水井的話,建議在鑽井前做一下水文...公司擁有數台先進的地質物探設備和一批從事多年鑽探...制止過去憑感覺打井、打廢井(打不出水的井)等不...

❹ 各類鑽井鑽頭型號 具體到每一種鑽頭型號：例如：skw121是哪種類型的鑽頭,適用工況.

SKW121是三牙輪鑽頭,鋼齒鑽頭,適合於軟地層.

❺ 火山岩岩石力學特性在石油行業中的應用

張 旭^1，2，3 蔣廷學¹

（1.中國石化石油工程技術研究院，北京 100101；2.中國石油大學，北京 102249；3.中國石化石油勘探開發研究院，北京 100083）

摘 要 隨著石油工業的發展，石油鑽井過程經常鑽遇火山岩地層，因此火山岩岩石力學性質及破壞機理是目前石油工業的難點及熱點問題。本文結合大慶徐家圍子地區火山岩地層，根據現場聲波測井資料及岩心資料，通過室內實驗及回歸分析建立了聲波測井資料與火山岩岩石力學特性預測模型，並綜合應用莫爾-庫侖與格里菲思破裂准則，建立了適用於地下火山岩破裂的判斷准則；結合主成分分析法，對大慶徐家圍子地區鑽頭進行了優選，結果表明，鑽頭效果參數排序變化趨勢與期望一致，完全符合工程要求。

關鍵詞 火山岩 岩石力學 破壞准則

Application of Mechanical Properties of Volcanic Rocksin Petroleum Engineering

ZHANG Xu^1，2，3，JIANG Tingxue¹

（1.SINOPEC Research Institute of Petroleum Engineering，Beijing 100101 ，China；2.China University of Petroleum，Beijing 102249，China；3.SINOPEC Exploration ＆Proction Research Institute，Beijing 100083，China）

Abstract With the development of petroleum engineering，volcanic rock formations always are encountered in exploration.Thus，mechanical properties of volcanic rocks and their failure mechanism are very important for drilling.This paper studies the failure mechanism and mechanical features of volcanic rock formation in Xujiaweizi. By using acoustic logging data and core data，a mathematic model for describing the relationship between them has been established by regression analysis and experiments.Moreover，failure mechanism have been built up according to the theory of Mohr -Coulomb and Griffiths.At last，this paper selects drilling bit according to principal component analysis.The practice shows that this result can successfully reflect the change of rock formation and offer guidelines of selecting bits.

Key words volcanic rock；mechanical properties；failure mechanism

研究表明^［1～5］，在地表15km內，95％為火山岩，雖然火山岩本身不具備生油條件，但是火山岩楊氏模量高、脆性強，在構造應力作用下容易形成構造裂縫和收縮裂縫，成為有效的儲集空間和滲流通道。因此對具有油氣儲集能力的火山岩的研究目前已經成為油氣勘探開發的熱點和難點^［6］。

國家重大專項《復雜地層儲層改造關鍵技術研究》（2011ZX05005-006-005）

本文對大慶徐家圍子地區火山岩地層岩石力學特性與破岩機理進行了研究，得到了火山岩岩石力學特性參數預測模型及火山岩破壞判斷准則，並根據大慶徐家圍子地區鑽頭使用情況對鑽頭進行了優選，結果表明，鑽頭效果參數排序變化趨勢與期望一致，完全符合工程要求。

1 火山岩岩石力學性質研究

1.1 火山岩岩性特徵

大慶徐家圍子地區火山岩是一套晚侏羅世-早白堊世（J₃-K₁）的火山岩系。火山岩不整合於石炭紀-二疊紀（C-P）變質岩系基底之上，又被中生代下白堊統登婁庫組（K₁d）和泉頭組（K₁q）沉積岩系地層不整合所覆蓋。根據徐家圍子地區深層火山岩地層的實際情況，按照 「測井特徵相近，地質意義相同」 的原則，將該地區火山岩劃歸為玄武岩、安山岩、英安岩、流紋岩、凝灰岩、角礫岩6種岩石類型（圖1）。

圖1 徐家圍子地區常見的火山岩類型（部分）

1.2 岩心岩石力學實驗結果

我們收集了徐家圍子地區11口深井的測井資料和錄井資料，以及該地區具有廣泛代表性的22塊火山岩岩心（表1），在實驗室內分別測定了它們的岩石力學特性參數。表2給出了部分岩心抗鑽實驗結果，表3給出了岩石三軸應力實驗結果，表4為各塊岩心黏聚力和內摩擦角實驗結果。

表1 岩心資料綜合（部分）

表2 岩心實驗結果（部分）

表3 岩石三軸應力實驗結果（部分）

表4 岩心黏聚力和內摩擦角實驗結果（部分）

從實驗數據結果分析可知，該地區火山岩可鑽性值相對較高，硬度較大，塑性系數較低，泊松比較低，表現出明顯的脆性和彈性特徵，具體如下：

流紋岩：岩性堅硬緻密，可鑽性級值在9.0級以上，岩石抗壓強度和硬度分別在110～150MPa之間和5000MPa左右。

安山岩：岩石可鑽性差，其級值分布在6.5～9.2之間。地層硬度較高，在2000～4000MPa間；抗壓強度變化范圍較大，在90～130MPa之間。

凝灰岩：地層堅硬緻密，岩石可鑽性差，級值介於6.0～10.0之間，最高達到9.2級。地層硬度較高，在1800～3200MPa之間；抗壓強度在90～130MPa之間。

角礫岩：岩石硬度高，抗壓強度不均勻。地層抗壓強度為60～90MPa，可鑽性在5.8～6.7間，硬度在1000～2000MPa之間。

玄武岩：岩性堅硬緻密，可鑽性極差，在9.0級左右；地層硬度在4000～4300MPa間，抗壓強度在130MPa左右。

英安岩：岩石可鑽性差，可鑽性級值在8.7級左右。地層硬度高，在3000MPa以上；抗壓強度在100MPa左右。

1.3 火山岩岩石力學參數預測模型

大量理論研究表明，聲波在岩石中的傳播速度與岩石的硬度、可鑽性、抗壓強度等存在著較好的相關關系，因此聲波測井資料能較好地體現岩石的力學特性^［7］。以大慶徐家圍子地區20口深井聲波時差測井資料及該區塊內不同深度、不同層位、不同岩性等具有廣泛代表性的32塊岩心，通過室內實驗及回歸分析建立了該地區地層岩石力學解釋模型，其方程為：

油氣成藏理論與勘探開發技術：中國石化石油勘探開發研究院2011年博士後學術論壇文集.4

用此解釋模型，根據各井的聲波測井資料，得到火山岩岩石力學參數值。

2 火山岩破壞准則研究

研究表明岩石裂縫往往不以單一的形態出現，有張裂縫、共軛剪裂縫和介於兩者之間的張剪縫。庫侖-莫爾准則和格里菲斯准則廣泛應用於岩石力學中，但各自存在應用條件，因此對於地下復雜的火山岩破裂不能簡單地用一個准則加以判斷。圖2是根據實驗結果繪制出的凝灰岩包絡線形態。圖3顯示包絡線形態由兩段莫爾-庫侖曲線組成。

當圍壓小於某值時，內摩擦角φ較大， 岩石以張性破裂為主；圍壓大於某值時，內摩擦角φ變小，破裂角增大，張性破裂逐漸變成張剪性至壓剪性破裂。因此本文在莫爾-庫侖與格里菲思破裂准則的基礎上，結合岩石力學實驗，綜合建立了適用於地下火山岩破裂判斷的准則：

圖2 凝灰岩莫爾應力包絡線

1）流紋岩：抗壓強度在110～150MPa之間，圍壓大於12MPa時，用庫侖-莫爾破壞准則，內摩擦角φ＝31.13°，破裂角θ＝29.435°；圍壓小於12MPa時，用格里菲斯破壞准則。

圖3 兩段式莫爾-庫侖曲線

2）凝灰岩：抗壓強度在90～130MPa之間，圍壓大於23MPa時，用庫侖-莫爾破壞准則，內摩擦角φ＝28.01°，破裂角θ＝30.995°；圍壓小於20MPa時，用格里菲斯破壞准則；圍壓在20MPa～23MPa之間時，兩個破壞准則均適用。

3）安山岩：抗壓強度為90～130MPa，圍壓大於16MPa時，用庫侖-莫爾破壞准則，內摩擦角φ＝36.5°，破裂角θ＝26.75°；當圍壓小於14MPa時，用格里菲斯破壞准則；圍壓在14MPa～16MPa之間時，兩個破壞准則均適用。

4）角礫岩：抗壓強度為60～90MPa，圍壓大於16.7MPa時，用庫侖-莫爾破壞准則，內摩擦角φ＝27.47°，破裂角θ＝31.265°；當圍壓小於16.7MPa時，用格里菲斯破壞准則。

5）玄武岩：抗壓強度在130MPa左右，單軸壓縮實驗樣品呈張性破裂，用格里菲斯破壞准則。

6）英安岩：抗壓強度在100MPa左右，單軸壓縮實驗樣品呈張性破裂，用格里菲斯破壞准則。

3 應用

表5為牙輪鑽頭在徐家圍子深部地層的使用情況。

表5 損壞較嚴重的牙輪鑽頭使用情況統計（部分）

從表5可以看出，在已完鑽的11口深井中有8口井在營城組牙輪鑽頭磨損嚴重，主要表現為：鑽頭牙齒、殼體磨損嚴重；斷齒、掉齒、掉牙輪尖嚴重；鑽頭外徑磨損嚴重。

鑽井工程投資巨大，風險性高，在油氣開發勘探中，如何以最小投入、最低風險和最快速度鑽成一口井，一直是鑽井界人士著力研究、解決的問題。而鑽頭的合理評價與選型對提高鑽井速度、降低鑽井成本起著非常重要的作用。本文利用前面得到的火山岩岩石力學預測模型及火山岩破壞准則，並結合主成分分析法，提出了一種新型的鑽頭選型方法。

3.1 基本原理

在處理鑽頭數據時，如果有n只鑽頭，表徵每隻鑽頭的參數（或指標或屬性）有m個，如鑽壓、轉速、進尺、地層岩性、岩石泊松比、岩石抗壓強度、岩石破壞方式等，那麼可以用一個矩陣來表示這n只鑽頭的數據：

油氣成藏理論與勘探開發技術：中國石化石油勘探開發研究院2011年博士後學術論壇文集.4

如果從鑽頭數據多元統計的角度去分析，鑽頭選型的實質就是依據鑽頭的效果指標優選鑽頭，然後尋求該指標下最優的鑽頭工作條件。

假設從總體X中獲得了n個樣品，每個樣品有p個屬性，則有：

油氣成藏理論與勘探開發技術：中國石化石油勘探開發研究院2011年博士後學術論壇文集.4

顯然，如果p個指標是互相獨立的，則可以把問題化為p個單指標來處理。主成分分析正是解決把原來多個指標化為少數幾個互不相關的綜合指標（用y₁…y_k表示）的一種統計方法，可以達到數據簡化、進而揭示變數之間的相互關系和進行統計解釋的目的，具體方法見相關文獻。

3.2 應用結果

使用Visual Basic 6.0開發了主成分方法鑽頭優選模塊。對大慶油田徐家圍子地區侏羅紀地層101隻共計21類不同類型的鑽頭進行了優選分析（具體數據省略）。優選的結果如表6所示。結合5部分鑽頭使用情況統計分析的結果，優選出的鑽頭與該地區已鑽井鑽頭中使用效果最好的鑽頭型號符合率達100％。

4 結 論

1）火山岩可鑽性級值相對較高，硬度較大，抗壓強度不均勻。

2）測井響應特徵參數聲波時差能夠很好地體現火山岩岩石力學特性參數，從而得到火山岩地層岩石力學特性參數（抗壓強度、彈性模量、泊松比、黏聚力和內摩擦角）預測模型。

表6 鑽頭選型系統的優選結果

3）綜合應用莫爾-庫侖與格里菲思破裂准則，建立了適用於地下火山岩破裂的判斷准則。

4）利用火山岩岩石力學預測模型及火山岩破壞准則，並結合主成分分析法，可以優選鑽頭類型。

參考文獻

［1］侯啟軍，趙志魁，王立武.火山岩氣藏［M］.北京：科學出版社，2009：5～6.

［2］陳岩.克拉瑪依油田一區石炭系火山玄武岩油藏剖析［J］.新疆石油地質，1988，9（29）：17～31.

［3］高知雲，章謙澄.黃驊盆地新生代火山岩與油氣［M］.北京：石油工業出版社，1999：80～90.

［4］劉澤容，信全麟，王永傑，等.山東惠民凹陷西部第三紀火山岩油藏形成條件與分布規律［J］.地質學報，1988，62（3）：210～222.

［5］楊新明.閔橋油田火山岩油藏儲層特徵研究［J］.江蘇油氣，1993，4（3）：24～31.

［6］楊明合.徐家圍子地區火山岩地層岩性識別及抗鑽特性評價方法研究［D］.北京：中國石油大學，石油與天然氣工程學院，2008.

［7］樓一珊，金業權.岩石力學與石油工程［M］.北京：石油工業出版社，2006，94～104.

❻ 鑽頭在鑽井中的作用

鑽頭的作用是破岩，只有岩石被有效破碎掉才有進尺。

鑽井靠的就是它，鑽什麼地層選擇什麼樣的鑽頭對於機械鑽速影響很大，別看東西小，但是是非常重要的。

❼ 石油鑽探用的鑽頭是什麼做的

鋼材呀，其實按照牙輪鑽頭、PDC鑽頭、取芯鑽頭及球磨鑽頭等分類，均是由不同配件鑄造和組裝而成的。

❽ 打沙泥岩用什麼鑽頭

最好用PDC鑽頭，合金鑽頭也可以。
PDC鑽頭英文：Polycrystalline
Diamond
Compact
bit，聚晶金剛石復合片鑽頭的簡稱。是地質鑽探行業常用的一種鑽井工具。
PDC鑽頭分類
根據鑽頭體材料分類
⒈胎體式PDC鑽頭
胎體式金剛石復合片(PDC)鑽頭是將金剛石復合片通過釺焊方式焊接在鑽頭胎體上的一種切削型鑽頭。胎體鑽頭用碳化鎢粉末燒結而成，用人造聚晶金剛石復合片釺焊在碳化鎢胎體上，用天然金剛石保徑。
⒉鋼體式PDC鑽頭
鋼體PDC鑽頭，是用鎳、鉻、鉬合金機械加工成形。經過熱處理後在鑽頭體上鑽孔，將人造聚晶金剛石復合片壓入(緊配合)鑽頭體內，用柱狀碳化鎢保徑。
根據適用行業分類
⒈地質勘探用復合片鑽頭
主要用於地質勘察勘探的復合片鑽頭，適用於軟到中硬岩層，現在有些廠家新研發的新型復合片可以應用到十級硬度的岩層。
⒉煤田鑽採用復合片鑽頭
主要是用於煤礦上煤層鑽探採挖。一般來講煤田的岩層相對較軟，復合片鑽頭被大量應用，如錨桿鑽頭，三翼鑽頭等。
⒊石油勘探用復合片鑽頭
主要是應用在油氣田的鑽採用鑽頭。目前來說，油田用復合片鑽頭是所有復合片鑽頭裡面造價最高，要求最高的。可以說是復合片鑽頭裡面的貴族了。

❾ 一個石油鑽井隊一年大約能用多少石油鑽頭呢謝謝

我們隊目前是在打定向井，地層是石英層，計劃進尺200米。這兩百米已經用了版3個pdc，8個牙輪鑽，權而且打了3個月。其中有兩個牙輪鑽頭的牙輪掉了，3個牙輪鑽頭牙齒全磨光。根據我的經驗，7000米的井，3年兩口井的速度，一年大概要用40-50個鑽頭。
如果是淺井，一年8口井的速度計算，一年應該用20-30個鑽頭。
我是四川地區的。四川地區深井打著是在惱火。各種狀況，鑽頭沒用到12個小時就起鑽，不敢打了。