syt 5415-2003 钻头使用基本规则和磨损评定方法

'ICS75.020E13备案号:11558-2003SY中华人民共和国石油天然气行业标准SY/f5415-2003代替SY/I"5415-91,SY/r6005仆0-一习94钻头使用基本规则和磨损评定方法Useanddullgradingsystemofbits2003一03 SY汀5415-2003目次前言··················································································································⋯⋯n1范围·················································································⋯⋯，’·····················⋯⋯12规范性引用文件································································································⋯⋯13使用基本规则·······································································。·····················.···⋯⋯14钻头磨损分级···································································································⋯⋯35磨损测定方法···································································································⋯⋯66钻头使用与磨损记录··························································································⋯⋯7附录A(资料性附录)IADC牙轮钻头分类··················································。·············⋯⋯8附录B(资料性附录)钻井工艺与钻头关系参考····························································⋯⋯9参考文献············································································································⋯⋯10 SY汀5415-2003前言本标准是对SY/I"5415-91《牙轮钻头磨损评定方法》和SY/T6050-94(PDC钻头使用基本规则和磨损评定方法》进行的修订。本标准在钻头的磨损表达格式、磨损特征代号、起钻原因等内容上参照IADC/SPE16145(IADC:固定齿钻头磨损新分级的应用》、IADC/SPE16146(IAi)C牙轮钻头磨损新分级的应用》、IADC/SPE23938(IADC牙轮钻头磨损分级》、IADC/SPE23939(IADC固定切削齿钻头磨损分级的首次修订》的部分规定。本标准与SY/f5415-91和SY/r6050-94相比，主要差异如下:—增添了牙轮钻头的使用基本规则;—对磨损格式进行了统一;—对牙轮钻头非密封轴承的磨损分级进行了纠正;—丰富了磨损特征的内容;—增添了起钻原因的说明。本标准从生效之日起，同时代替SY/I"5415-91和SY/I"6050-940本标准的附录A、附录B为资料性附录。本标准由石油钻井工程专业标准化委员会提出并归口。本标准起草单位:胜利石油管理局钻井工艺研究院。本标准起草人:解巧云。本www.bzfxw.com标准所代替标准的历次版本发布情况为:—SY/I"5415-91;-SY/I"6050-940 SY厅5415-2003钻头使用基本规则和磨损评定方法范围本标准规定了钻头使用基本规则和磨损评定及测定方法。本标准适用于石油天然气全面钻进钻头和取心钻头。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。SY/T5217-2000金刚石钻头及金刚石取心钻头SYNC6201-19%优选参数钻井基本方法APIRP7G钻柱设计和操作限度的推荐作法(第16版，1998)3使用差本规则3.1选择钻头3.www.bzfxw.com1.1结合邻井地质及钻头使用资料，综合分析，以直接钻井成本最低为原则，优选钻头。3.1.2牙轮钻头根据SYNC6201-1996进行选择，并参考表1进行。表1钻头类型与地层级别对应关系表地层级别工一班班一NN一班砚一植祖一X>X地层级值一}Kd<3一}310粘软软软一中中一砰R鲤国际地层分类5S5-MM一HH1!:H1一11一21一32一31一42一4;二;铣齿钻头2一13一12一23一2IADC0钻头分类4一14一45一16一17一18一14一25一26一27一28一2镶齿钻头4一35一36一37一38一35一46一47一48一43一1PIIO钻头}二;;二};二;3一2;二;SYNC5217-20003一3钻头分类天然金刚石钻头和7一28一2:二;{二:7一38一3T"SP`钻头8一18一4注1:牙轮钻头】ADC分类参见附录Ao注2:金刚石钻头及金刚石取心钻头分类依据SY/T5217-2000中表1、表20 SY/P5415-20033.1.3金刚石钻头类型与地层级别对应关系见表to3.1.4选择钻头应考虑以下因素:—研磨性地层宜选用镶齿牙轮钻头或天然金刚石钻头和TS]〕钻头;—易斜井段选择不移轴或移轴量很小的牙轮钻头，也可选择金刚石钻头;—硬夹层或高研磨性地层宜避免选用P1X:钻头。3.1.5根据钻井工艺要求选择钻头，钻井工艺与钻头类型关系参见附录Bo3.2钻进参数选择选择钻进参数可:a)根据每米成本最低的原则选择钻进参数。b)根据SY/1"6201-19%优选牙轮钻头的钻进参数(钻压、转速和排量等)。c)金刚石钻头及金刚石取心钻头的钻压分别按图1、图2确定，流量按图3确定。转速是在一定地层条件下，调整钻压和转速组合，达到最高机械钻速时的转速。d)在可使用邻井钻头资料的情况下，分井段得出多口邻井的钻头每米成本，以确定适合各井段的钻头工作参数。/v1l么金刚石城高钻x//200/////圣。1www.bzfxw.com50编‘*。」/长州cm-‘-I芳打六金刚石玉钻压~洲尸口，.p"1一一产尹沪.尹州，尸产产~.一扮一一巴二二二二‘隘聋钻头匀主低钻压绷翔}a$o50o15020025020025C300350曰钻头尺寸钻头尺寸，哑图1全面钻进金刚石钻头钻压圈2金刚石取心钻头钻压3.3操作基本规则3.3.1下钻前准备工作3.3.1.1钻头下井之前，应确认井底干净、无落物。3.3.1.2金刚石钻头及金刚石取心钻头，下钻前用钻头规测量前一只钻头直径;若起出钻头与下井钻头直径之差大于2rnm，则应考虑通井。3.3.1.3记录钻头原始资料。3.3.2下钻3.3.2.1在钻头螺纹上应涂好螺纹密封脂，用动力大钳紧扣，旋转扭矩与相同尺寸的钻挺接头扭矩相同，按APIRP7G推荐值。3.3.2.2钻头宜缓慢通过转盘、防喷器。钻头通过井眼中的套管鞋、台阶、狗腿、缩径段时，应放慢下钻速度。 SY汀5415-2003姗姗尸/撇//l!/洲钻封:最大排量，/1门r三绷厂/‘/之121司绷训钻彗澡小排髻扮/『之{欺枷//姗产////)!,ty1vc涛//成林心最刁)排量50几未二//产。了200250300350400450钻头尺寸，四图3金刚石钻头排f值3.3.2.3若必须在缩径段扩划眼，应采用低转速低钻压和尽可能大的流量(以生产厂家推荐的数值为约束条件)划眼，缓慢通过缩径井段。3.3.2.4下最后一个单根时，宜缓慢开泵，逐渐加大排量达到实际值，低转速缓慢下放，冲洗井底。3.3.3井底造型禧合牙轮钻头按规定进行磨合30min;金刚石钻头按生产厂家推荐的钻进参数低转速低钻压钻进0.3m-0.5m，完成井底造型。造型过程中，不应急于增加钻压，以免损坏钻头。3.3.4钻进3.3.4.1钻速试验:采用5点法或释放钻压法钻速试验，以求得最佳的钻进参数。3.3.4.2钻进中加压应均匀，匀速下放钻具，不应出现溜钻。3.3.5接单根接单根后，缓慢匀速下放钻头至井底，再提高转速到原选定值，并逐渐加钻压，但不应猛放，以防钻头受损。3.3.6起钻在正常情况下，宜根据邻井资料初步确定新钻头下井的使用时间，再根据以下几种情况决定起钻时间:—岩性无明显变化，钻速不断下降。钻头使用后期，每米钻井成本增加，PDC钻头还伴有扭矩下降现象，应及时起钻。—扭矩明显变化，伴有整跳钻现象。钻头轴承损坏，牙轮在井底的滚动发生卡阻现象，应及时起钻，防止掉牙轮。—立管压力明显变化，经确认非地面原因，为喷嘴堵或掉，应及时起钻。4钻头磨损分级用字母及数字混合编码来说明切削结构、轴承密封、钻头外径及起钻原因等，如表2所示。4.1切削齿磨损以旧钻头与新钻头齿高磨损比值和总齿数比值八倍的数值，来描述钻头切削齿的磨损钝化程度。表2中内排齿是指从钻头中心至2/3钻头半径区域内的齿;外排齿是指钻头外侧1/3钻头半径区域内 SYPf5415-2003BC—牙轮断、BF—喷嘴连接失效“;BT-切削齿断:日U一一钻头泥包书cc-牙轮碎裂“;co-一一牙轮卡死a书吕—全磨损:cT-牙轮旷动“:密封轴承:CR-0部磨凹:E—密封有效;C1-切削齿碎裂:F-密封无效:〔R—切削齿冲蚀，X-一金刚石钻头FC-齿顶磨平“:HC—热裂纹:牙轮钻头金刚石钻头.TD-一外侧(碎屑)磨损;1-1号轮侣C-内锥:Lc-掉牙轮“;2—2号轮侣N—鼻部:LN—掉喷嘴留3-3号轮畜T-外锥:LT-.一掉齿书N-内排齿;S-肩部:OC一一偏心磨损.:目一-一中排齿:G一一靓径‘PB-一一钻头缩径“:日-外排齿留丹—全部PN-堵喷嘴/水道;冉-所有齿排RC,-保径面磨圆’:RO—磨出环行槽”:5.一一一掌尖破坏.。SS-自锐磨损.侣TR-轨迹磨损、RO一一钻头冲蚀:价—切削齿磨损;No-一一无主要的或其他磨扣特征;NR—不能再用;朋-可再用“指牙轮钻头磨拐特征;“指金刚石钻头磨损特征.4.1.1俐齿牙轮钻头和金刚石钻头切削齿鹰损以切削齿被磨去的高度与新齿高度的比值作为定级依据。齿高磨损比值按式(1)计算: SY/P5415-2003Cl=8x(Ho一H)/H式中:C,—齿高磨损比值;Ho—新钻头钢齿平均高度或金刚石出露高度，单位为毫米(mm);月—旧钻头钢齿磨损后平均高度或金刚石磨损后高度，单位为毫米(mm).根据计算结果，钢齿牙轮钻头和金刚石钻头切削齿磨损定级具体取值见表3.4.1.2镶齿牙轮钻头切削齿磨损以旧钻头上崩、断和掉的齿数与新钻头总齿数比值八倍的数值作为定级依据，按式(2)计算:C，=8xN/N.······························⋯⋯(2)式中:CZ—旧钻头上崩、断和掉的齿数与新钻头总齿数的比值;N—旧钻头上崩、断和掉的齿数，单位为个;No—新钻头总齿数，单位为个。根据计算结果，镶齿牙轮钻头切削齿磨损定级具体取值见表30表3切削齿磨损定级齿磨损比值0-1}1-2{2-3}3-4}4-5{5-6{6-7}7-8C.或CZ齿磨损定级4.2磨损特征及代号磨损特征是指使用后的钻头外观上有明显变化，这些变化又影响钻头的使用性能。用两个字母表示钻头切削结构的主要磨损特征，具体代号及其含义见切削结构的磨损特征。此处只需记录其中磨损特征最严重的一项。4.3磨损位置用一个或多个字母或数字1,2,3表示主要磨损特征的位置，具湾代号及其含义见切削结构的磨损位置。4.4轴承磨损4.4.1铣齿牙轮钻头以钻头已用轴承寿命与新钻头可用轴承寿命比值八倍的数值，作为轴承磨损分级依据，用数字0,1,2,⋯，8表示轴承寿命使用磨损程度。0表示新轴承;1表示使用时间达到轴承寿命的1/8;依次类推，8表示轴承使用寿命已完。具体评价见表4现场对钻头轴承磨损分级规定。4.4.2密封(滚动)轴承用字母E和F分别代表密封有效和密封无效。4.4.3金刚石钻头及金刚石取心钻头用字母X表示无此项评价内容 S1"厂】，5415-2003表4牙轮钻头非密封轴承磨损分级规定非密封轴承磨损程度磨损级别按使用时间分级非密封轴承在现场评价情况0新轴承新钻头10<轴承已用掉(1/8转动灵活，轴承不旷21/8<轴承已用掉毛2/8转动灵活，轴承基本不旷32/8<轴承已用掉<3/843/8<轴承已用掉(4/8转动灵活，稍有旷动54/8<轴承已用掉55/8轴向旷动小于1m，径向旷动小于2mm65/8<轴承已用掉<6/8轴向旷动1m-2mm，径向旷动2mm-3mm76/8<轴承已用掉<7/8轴向旷动大于2mm，径向旷动大于3-8轴承已用掉>7/8轴承完全失效4.6其他特征此项说明钻头磨损的第二特征，主要用来描述切削结构磨损的原因，也可以进一步描述切削结构的第二磨损特征或记录整只钻头的主要磨损特征，比如用“WO"，代表钻头冲蚀等。具体表示切削结构的磨损特征。4.7起钻原因此项描述了钻头起钻原因。5磨损测定方法5.1切削齿磨损测f5.1.1铣齿牙轮钻头应选择牙齿磨损最严重的一个牙轮上的某排齿，用精度为0.02mm的深度游标卡尺，将主尺尺头插人牙齿根部，副尺端面贴紧齿顶，读出的数值为磨损后的齿高(齿高是齿顶相对于齿根处的垂高)，并以排齿高的算术平均值作为式(1)中的H值，计算齿高磨损比值。5.1.2镶齿牙轮钻头用肉眼观察记录旧钻头上的崩、断和掉的齿数并和新钻头总齿数的比值作为定级标准。5.1.3金刚石钻头及金刚石取心钻头用精度为0.02mm的游标卡尺，将主尺尺头固定在与金刚石磨损处相对应的完好处，副尺端面贴紧齿顶，读出的数值为磨损后的齿高(齿高是齿顶相对于齿根处的垂高)，并以齿高的算术平均值作为式(1)中的H值，计算齿高磨损比值。5.2直径磨损glif5.2.1牙轮钻头将钻头工作端面向上，用钻头规套在三牙轮外排齿最大边缘处并保持水平，调节开口大小，使钻头规内径紧贴牙轮，即可读出该钻头直径。新旧钻头直径之差值作为钻头直径磨损量。5.2.2金刚石钻头及金刚石取心钻头将钻头工作端向上，用钻头规套于钻头最大直径处并保持水平，调节开口大小，使钻头规内径紧贴保径段，即可读出该钻头直径。新旧钻头直径之差值作为钻头直径磨损值。 SY汀5415-20036钻头使用与磨损记录钻头使用与磨损记录内容及格式见表So表5钻头使用与磨损记录钻头使用记录钻头直径喷嘴过流生产厂商钻头型号钻头系列号】八】〔代号连接螺纹主要岩性地层代号1lt了1面积，mm"下井深度起钻深度纯钻时间机械钻速钻压整11m总凳尺hm/hkN黑Mt"IL/s钻头磨损记录切削结构轴承B直径G说明外排齿磨损特征轴承洲密封肖戈乏其他特征起钻原因内IODMLtBGOR钻头磨损格式可以简化记录成表6的格式。表6磨损记录简化格式钻头磨损IODLBGOR SY/I"5415-2003附录A(资料性附录)IADC牙轮钻头分类IADC:牙轮钻头分类见表A.1o表A.1IADC牙轮钻头分类适用地层结构特征(一一，、，钻头普通滚空气冷却滚动轴密封滚密封滚份封下份封瀚附加结构特征类别系列岩性分级动轴承滚动轴承承保径动轴承动保径动轴承动保径12345671一}}一}一A一空气钻并;低抗压强度、2一}}一}一}一}E—特殊密封轴1高可钻性的3承;软地层4一}}一}一}一}〔一中心喷嘴;1}一}一}一}1卜一定向控制;钢高抗压强度2齿E—加长喷嘴2的中到中硬钻3}}}一(全长喷嘴);头地层4一}一}Ce掌背强化;I{一}一H-一一水平井/-4向半研磨性及2}一应用;3研磨性的硬3}J-偏斜喷嘴;地层4}}}一}一}】一掌背扶正块;1}M-马达应用;低抗压强度、2}}一}牙一一常规钢齿;4高可钻性的3}丁一双牙轮;软地层4}一W一加强切削结1一}一}一低抗压强度构;2}一}一}一X楔形镶齿;5的软到中地3}}一}}一Y—圆锥形齿;层4}一}一一2—其他形齿1}一镶齿高抗压强度2一}}一}6钻的中硬地层3}}}一头4}}} SY/T5415-2003附录B(资料性附录)钻井工艺与钻头关系参考钻井工艺与钻头关系如表B.1所示。表B.1钻井工艺与钻头关系参考表序号钻井工艺钻头t定向井造斜、扭方位2水平井造斜、扭方位平底或内凹，短保径钻头3直井纠斜4定向井增斜、稳斜钻进保径能力强的钻头5水平井段稳斜钻进保径能力强、具有倒划眼切削结构的钻头6扩眼钻进双心、偏心等扩眼钻头7直井钻进常规钻头 SY/r5415-2003参考文献[1]《钻井手册(甲方)》编写组.钻井手册(甲方).北京:石油工业出版社，1990仁2]罗肇丰等.钻井技术手册(一)钻头.北京:石油工业出版社，1984[3]APISpec7旋转钻井钻柱构件规范(第39版)[41SY/I"5415-91牙轮钻头磨损评定方法[51SY/r6050-94PD(一钻头使用基本规则和磨损评定方法[6]IADC/SPE16145ApplicationoftheNEWIAD(一DullGradingSystemforFixedCutterBits[7]IADC/SPE16146Applicationofthe1987IADCRollerBitDullGradingSystem[8]IADC/SPE23937theIADCRollerBitDullClassificationSystem[9]IADC/SPE23938theIADCRollerBitDullGradingSystem[10]IADC/SPE23939FirstRevisionoftheUDCFixedCutterDullGradingSystem[11]IADC/SPE23940DevelopmentofaNewIADCFixedCutterDrillBitClassificationSystem[12]2001DrillBitClassifier.WorldOil.SEPTEMBER2001:99--120www.bzfxw.com'