高温地热井牙轮钻头掉齿机理研究中关于稳定器的影响

  稳定器的主要作用时有效控制钻井过程中井身的质量,对钻柱起着扶正和支点的作用,随着水平井和定向井的发展,稳定器也逐渐由单纯的扶正作用演变成造斜、稳斜和降斜于一体的综合性工具,对提高井身质量、提高钻速、降低钻采成本起到关键性作用,高温地热井牙轮钻头掉齿机理研究是目前井眼控制技术中不可或缺的井下工具。在恶劣的井下环境中,稳定器与钻头所处的环境类似,同样受到井下压力、温度、钻井液等因素的影响,对于表面镶有硬质合金’

 

  块的稳定器在遇到类似与肯尼亚地热钻井的环境时,会发生硬质合金块等硬质颗粒落井的情况。稳定器上硬质合金块脱落的原因可分为以下有三个:

 

  (1)加工制造时过盈配合不当,嵌合深度浅,配合挤压力不够;(2)基体材料磨损;(3)基体材料与硬质合金块之间产生微动磨损,使配合松动。

 

  因为稳定器在工作段都会与井壁岩石对磨,为了增强稳定器表面的耐磨性通常都会在稳定器表面镶入硬质合金块以增加其表面的耐磨性。但是钻井过程振动引起的冲击载荷,以及稳定器反进动引起的冲撞均会影响稳定器的对磨,在稳定器与井壁的相对滑动和冲击中,地层和钻井液中的硬质颗粒引起工作表面材料磨料磨损和冲击磨料磨损,磨损造成的材料损失既来自硬质合金块,又来自基体材料。在对磨过程中,由于硬质合金块与配合孔间也有可能因微动磨损使配合松动,逐渐A出于表面。基体材料磨损后,失去了对硬质合金块的支撑和保护,再加之微动磨损造成的配合松动,硬质合金块就从表面上脱落下来。硬质合金的脱落不仅影响稳定器的寿命,同时加重钻头的冲击性,增加牙轮牙齿的动载荷,增加掉齿风险。