鉆頭研磨性測定裝置結構設計

張良振

（中石化石油機械股份有限公司，湖北武漢430205）

在進行深井乃至超深井作業過程中，鉆頭的破巖機理主要是由鉆頭對巖層進行沖擊研磨。在實際的鉆井過程中，鉆頭的主要失效是由于鉆頭前端與巖石接觸磨損所造成的。目前，在鉆井現場判斷鉆頭是否失效以及決定是否更換鉆頭沒有明確的指導，不能準確預測鉆頭壽命，現有的研究研磨性的實驗大部分是針對巖石的研磨性來進行的，鄒德永教授利用微型鉆頭對巖石研磨性進行研究[1]。李季陽使用了先進的激光測溫等測試技術，實現了牙輪、PDC、研磨環等不同形狀、不同硬度對巖石的研磨性測試，大部分是現代化儀器，數據準確，安全[2]。而針對室內研磨性的測定方法，現場研磨性系數的計算，一般是通過實驗得出實驗數據，然后再計算研磨性系數，但這種方法的局限性太大，只適用于幾種鉆頭，適應性不強，不能得到廣泛使用，所以設計出測試鉆頭研磨性的裝置還是很有必要的[3-5]。改造現有的實驗裝置是一種切實有效的方法，考慮到部分實驗裝置結構過于復雜, 操作不方便，成本較高的問題[6-7]。設計出了簡易能夠評價鉆頭研磨性實驗裝置的結構，模擬鉆井過程進行室內模擬實驗，可直觀觀察模擬鉆頭的磨損情況，還可大大節約經濟成本，使其能夠實現對鉆壓、鉆速等指標的測試，因實際鉆頭的磨損量觀察起來比較困難，而鉆頭的硬度是一個非常重要的實驗參數，所以此裝置具體通過使用不同硬度材質的金屬式樣與實際巖樣在類似實際工況下進行研磨實驗[8]。……