地层与钻头选型 - 图文

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表1-5 钻头与地层岩石对应关系表 齿系 地 层 型 1 2 4 可钻性 岩 性 非密封滚动轴承 非密滚动空气轴承 密滚动轴承 型列号 式 江汉 休斯 瑞德 赛克 史密 江汉 休斯 瑞德 史密 江 汉 休 斯 瑞德 赛克 密密

司 司 司

钢 低抗压强1 极软页岩、粘土、泥岩 W11 R1 Y11 S3SJ DSJ GA114 GIX-1S11 S33SSDS 度高可钻 G114 ATX-1 1性的软地 2 泥岩、软页岩、疏松页 W121 R2 Y12 S3J DTJ S33 齿 层 3 页岩、软石灰岩 W131R3 Y13 S4J DHJ GA134 S44 4 S4DJ 高抗强度 1 页岩、软石灰岩 M4NJ V2J GA214 M44N 钻 2 的中硬地 2 DR5 M4 层 3 中硬岩石灰岩、砂岩、 4 板岩

钻 硬半研磨1 硬质石英岩 H7 H77 3 性或或研 2 W321 R7 H7J 性地层 3 硬质砂岩、白云岩

4

镶 低抗压强 1 4 度高可钻 2

性极软地 3 软页岩、粘土层 层 4

齿 低抗压强 1 软泥岩、软页岩、疏松砂岩 5 度高可钻 2 中页岩、砂岩 性极软地 3 中软石灰岩 层 4中软石灰岩

钻 高抗压强 1 中地层硬页岩、石灰岩 K621 G44 G4A 6 度的中硬 2 中地层白云岩、硬灰岩、 Y62JA47JA 地层 3 砂岩 G55 Y63JA 4 硬质砂岩与白云岩

半研磨性1 硬质砂岩与白云岩

7 研磨性地 2硬质砂岩与白云岩、极硬燧石

层 3 极硬燧石 K732 G77Y73JA 7JA 4 极硬花岗岩 K742 半研磨 1 极硬花岗岩 头8 性研磨性2 极硬花岗岩

地 层 3 极硬花岗岩 K832 G99Y83JA 9JA 4 极硬花岗岩 K842 .

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表1-5续 钻头与地层岩石对应关系表 系 5 6 7 列 保径密封滚动轴承 密封滑动轴承 保径 密封滑动轴承

型 江 汉 休 斯 瑞德 史密 江汉 休斯 瑞德 史密 江 汉 休 斯 瑞德 史密 式 橡 密 金密 橡 密 金 密 司 橡密 橡密 司 橡 密 金 密 橡 密 金 密 司 1-1 GA115 GJ115 GIX-G1 MAX-GT1 MS11G MSDSH H116 GT1 HP11 SDS H117 HJ117 GT-G1 MX-1 MHP11G MFDSH GAT115 GJ115L ATX-G1 MAX-GJ1 MSDSSH HA116 ATJ-1 PMC FDS+ HAT11 HJT117 GT-G1H MFDSSH

GJT115L MSDSHOD ATJ-1S FDSS+ HJT117G AJT-G1 ATM-GT1 1-2 GA125 H126 HP12 FDT H127/HAT127 HA126 EHP12 HAT127L HJT127L （1系列无型式4） FAT127/FAT127L 1-3 GA135 GJ135 GTX-G3 MAX-GT3 S13G SDGH/MSDGH H136 FDG H137/HA137 HJ137 ATM-GT3 HP13G FDSH GJ125L ATX-G3 MAX-G3 MS13G MSDSHOD HA136 HAT137 HJT127L MHP13G MFDSH 2-1 GA215 S21G SVH H126 H127 ATJ-G4 （2系列无型式2、3、4） M21G MSVH HA126 ATJ-4 FV HA127 HP21G FNH 3-1 S31G HP31G 3-4 （3系列无型式2、3） ATJ-G8 4-1 G415 GJ415 ATX-05 MAX-05 M01S/M01SOD H417 HJ417 ATM05 ATM05 EHP41A MF02 GA415 GJT415 GTX-00MAXGT-00 MS41A M02S HA417 HJT417 GJ-00 ATMGT03 GAT415 GTX-03 MAXGT-03 M02SOD HTT417 GT-03 MX-03 EHP41H 4-2 M05S HA427Y HJ427Y GT-09C MX-09C F05/F07 GT09C STR-05C MF05 G435 GJ435 ATX-HH MAX-HH S43A M1S H437/H437E HJ437/HJT437 ATJ11/H09 ATMGT09 HP43A F1/MF15 4-3 GA435 GJT435 GTX-09 MAXGT09 MS43A M1SOD HA437/HT437HJ437L/HJT437 GATJ11H ATM11H EHP43A F10D GAT435 HD437/HA437L HJT437L GT09AT M11HG EHP43H MF10D

HAT437/HAD437 HJD437L STR09 MX-09/MX-09C MAX-11CG S44A J5JS/M15SD H447/HA447 HJ447Y HJT11C ATMGT18 HP44A F15/MF15 4-4 MAXGT-18 MS44A M15S/M15SOD HAT447/HA447Y GT18/GT18C ATM11CG F15D/F150D FA447/FA447L HJT447L H18/H18C MF15D/MA15 G515 GJ515 ATX-22 MAX-22 S51A A1JSL H517/HA517 HJ517/HJT517 ATJ22 ATMGT20HP51XM F2/F2H 5-1 GA515 GJT515 GTX20 MAX-22G MS51A MA1SL H517E/H517L HJ517Y ATJ22S ATM22 HP51/HP51A F25/A1

GAT515 GJ515Y MAXGT-20 2JS。M2S HA517/HA517Y HJT517L GT20/GT20S ATM22G HP51X F15H/F25A M2SD HA517G/HA517L HJD517 HSTR-20 MX-20 HP51H AF17 HAT517/HB517 H-20 MX-20G EHP51H F2D/MF2D

GTX-20 MAXGT S52A M27S H527/HA527 HJ527 GT-20C MX-28 HP52C F271 5-2 -20CG M27SD HAT527 HJ527Y GT-28C ATM22C HP52X F27 HA527Y H-28/H-28C HP52 MF27D GT-28 MF27

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表1-5续 钻头与地层岩石对应关系表 系 5 7 列 保径密封滚动轴承 保径密封滑动轴承

型 江 汉 休 斯 瑞德史密 江 汉 休 斯 瑞德 史密 式 橡 密 金 密 橡 密金 密 司 橡 密 金 密 橡 密 金 密 司 G535 GJ535 S53A 3GS H537/H537L HJ537/HJT537 ATJ-33A/ATJ33S ATM33 EHP53/EHP53A MF#/F3H 5-3 GA535 GJ115L M3S HA537/HA537GL HJ537Y/HJ537L STR-30/GT-30 ATM33G HP53AM/HP53 F3D/MF53D

GJT115L M3SOD HAT537 HJT537L ATJ35/H-30 MX-30/MX-30G HP53A MF3H/MF3D

5-4 ATX-33C MAXGT-30CG HA547Y HJ547Y ATJ33C/GT-30C ATM33C HP54 F35/F53A GTX-33CG HJT547GH ATJ35CSTR-30C ATM33CG F37/F37D

MX-35CG F57A/MF37D

6-1 G615 GJ615 4JS H617/HA617 ATJ44/ATJ44A HP61/EHP61 F4/F4A/

GA615 HA617Y/HA617GL ATJ44G /HR-40 HP61A/EHP61 AF45A/F47A F47A/F4H ATX44C MAX44C S62A 5JS GT-20C/GT-28 MX-40CG HP62/EHP62 F50D/F47H 6-2 GTX-20C MAXGT-20CG 47JS GT28C/H28 HP62A/EHP62A F5/MF5D MF5/F45H 6-3 MAX-55 H637 HJT637GH ATJ55R/STR-30 HP63 F57/F57A HA637 STT-50R/HR-50 EHP63 F57D/F57OD 6-4 ATJ66/HR-60 F67OD 7-3 H737 ATJ-77 HP73 MF7

HA737 HJT737GH STR-70/HR-70 EHP73 F7/F7OD 7-4 （7系列无型式1、2） ATJ88/STR-80/HR80 F670D 8-1 F8OD/F8DD 8-3 H837 ATJ-99 HP83 F9 （8系列无型式1、2） HA837 EHP83 注：表1-5续中的齿型、系列、地层可钻性、型式和岩性与表1-5相同，其中系列、型式一栏前面数字代表系列，后面数字代表型式。如1-3中的“1”代表钢齿1系列， “3” 代表钢齿1系列的第3种型式的岩性；又如6-4中的“6”代表钢齿6系列， “4” 代表镶齿6系列的第4种型式的岩性。

§2.2 地层岩石

一、地层岩性

地层主要由石英、长石、云母、方解石、粘士等十几种矿物组成，分为火成岩、变质岩和沉积岩。

1、火成岩（或岩浆岩）：高热的岩浆从地球较深处侵入地壳，或喷出地表冷凝后形成的岩石。特点是无层次、块状、岩性致密而坚硬，如花岗岩、玄武岩、正长岩等。很少有油气显示。

2、沉积岩：火成岩、变质岩和早期形成的沉积岩受风吹雨打、温度变化、生物作用、水的溶解等因素的影响，逐渐地剥蚀破碎，形成了碎屑、溶解和残余物质后经过流水、风力、冰川、海洋的搬运，离开了原地，在适当条件下沉积下来，再经压实、团结而形成。特点是有层理、有化石。石油大多数储存在沉积岩的孔隙、裂缝或溶洞里。

3、变质岩：沉积岩或火成岩在地壳内部的物理化学因素（高温、高压、岩浆的同化）影响下，经过变质作用而改变了原来的成分和结构，变成了新的岩石。如石灰岩变成大理石，

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花岗岩变成片麻岩等。特点是具有变晶状（片状、片麻状、板状等）结构。很少有油气显示。

岩石的物理机械性质（硬度、塑性、研磨性等）与组成岩石的矿物和胶结物的性质有密切关系。不同的地层岩性对钻井工艺及钻头失效的影响不同。常见岩石综合性能列于表1-6。

表1-6 常 见 岩 石 综 合 性 能 岩 性 抗压强度 /MPa 膏岩 24.5(18~30) 弹性模量 /10MPa 1.11(0.9~1.3) 4洎松比 /? 0.24 (0.2~0.3) 硬度 /MPa 535.83 (400~600) 441.26 (300~600) 塑性 系数 2.14(1.0~3.0) 压缩 系数 4.75(4.0~6.0) 泥岩 36.93(20~60) 2.3(1.4~4.0) 0.11 (0.1~0.6) 1.44(1.0~2.0) 5. 67(2.0~8.0) 粉砂质泥岩 泥质粉砂岩 泥质 灰岩 石灰岩 30.52(20~50) 3.09(2.0~4.0) 0. 19 (0.1~0.3) 584.01 (300~900) 346.0 (300~600) 776.0 (300~1000) 1124.34 (800~1200) 1.4(1.0~1.5) 2.62(1.0~4.0) 21.14(20~50) 2.45(1.5~4.0) 0. 15 (0.1~0.2) 0.17 (0.1~0.2) 1. 57(1.0~2.0) 1.66(1.0~2.0) 3.6(1.0~5.0) 1.37(1.0~2.0) 44.23(30~50) 4.15(3.0~5.0) 44.8(30~50) 2.04(1.5~3.0) 0. 18 (0.1~0.2) 1.52(1.0~1.6) 3. 18(0.8~4.0) 白云岩 37.15(30~60) 4.86(2.0~9.0) 0. 21 1218.68 1.43(1.0~1.5) 1.38(0.7~3.0) (0.1~0.3) (800~1300) 二、地层岩性的种类和特点

1、粘士和黄土：直径0.01mm以下的粘土矿物微粒组成的沉积岩。

泥岩及页岩：粘土类的沉积物经成岩作用而形成的岩石。成块状为泥岩，呈薄片层状的为页岩。含石油、沥清丰富，可提炼石油的页岩为油页岩。

2、砂岩：砂粒经胶结在一起形成的岩石。直径0.5~1mm叫粗砂岩，直径0.25~0.5mm叫中砂岩，直径0.1~0.25 mm叫细砂岩，直径0.01~0.1mm叫粉砂岩。砂岩有孔隙，可储存流体。孔隙大的砂岩与裂缝发育的灰岩都是渗透性好的岩石。

3、砾岩：岩石的颗粒大于1mm叫砾石。由砾石和胶结物形成的岩石叫砾岩。砾岩分为粗砾岩、中砾岩和细砾岩三种。形状不一且带有棱角的叫角砾岩。

4、石灰岩：主要成分为碳酸钙，由化学沉积作用，在海洋或陆地湖泊内生成，呈块状，比较致密和坚硬。石灰岩分为石灰岩、泥灰岩、砂质灰岩、泥质灰岩、白云岩和介壳灰岩（生物骸壳沉积成岩）。含泥质的灰岩塑性较大，质纯的灰岩脆硬。 三、地层岩石可钻性与分级

岩石的可钻性决定钻进时岩石破碎的难易程度，是合理选择钻进方法、钻头结构及钻进规程参数的依据。对地层岩石可钻性进行分析，能了解钻头选型的合理性和对地层的适应能力。以钻头的机械钻速和进尺的乘积作为衡量指标。

1、影响岩石可钻性基本的属性：岩石的矿物成分和结构构造、密度、孔隙度、含水性及透水性。力学性质有硬度、强度、弹性、脆性、塑性和研磨性等。一般造岩矿物中石英多、胶结牢固、颗粒细小、结构致密、未经风化和蚀变时，岩石可钻性差；而岩石的硬度和强度高、研磨性强，岩石可钻性也差。

2、影响可钻性的工艺因素：加在钻头上的压力、转速、泥浆类型和井底排屑情况等。

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