美公司研制新型金属密封钻井钻头提高轴承寿命

来源：作者：发布时间：2007-05-23

目前，降低每英尺钻井成本已成为钻头设计的时髦名词，面对日益复杂的钻井环境和不断发展的钻井技术，美国各大主要钻头制造商纷纷推出了独具特色的新型钻头产品，钻头设计和制造技术的发展迅猛而稳健。

美国休斯·克里斯坦森公司的新型MXL长寿命马达钻井钻头，在墨西哥湾和其他高成本钻井环境中大幅改善了钻井经济性。

这种钻头在密封可靠性、切削结构耐用性以及可配置水力系统方面的大幅改进，使其井下工作时间更长，使钻井作业商更有信心将其用于较长的定向井段。该钻头的新型牙轮在使用水基泥浆时能够很好地防止钻头和井底泥包，具有理想的可操纵特性，并能够应用于多种扩眼设备。所有这些特征都使得这种钻头成为钻井高端应用中最适宜的一种钻井工具。

该公司对现场钻井数据进行了广泛的分析研究，并检验了大量钝钻头以确定那些可能限制钻头／轴承寿命的相关条件。在此基础上所做的改进包括一种新型的单供能圈金属密封结构（SEMII），该结构可在很大程度上提高轴承的可靠性，特别是在高速马达钻井过程中。新型SEMII金属密封结构具有更宽的金属密封面，提高密封能力达20%，这种轴承还采用了一种专有的耐磨损表面以降低摩擦系数。另外，这种密封结构重新设计的密封几何形状也改善了密封效率。

在切削结构方面，有3种主要的改进使得MXL三牙轮钻头能够实现更广的结构范围，从而能够在更多的应用中实现更好的耐用性和更高的机械钻速。

这些改进包括一种新型硬质合金牌号，它能够有效提高耐磨性，以更好地应用于各种具体的钻井用途；革新性的牙轮保护齿，这种齿可以保护牙轮钢体材料免受岩屑的磨蚀，从而既保证了切削结构的整体性，又不牺牲钻头的机械钻速。

在钻头水力结构方面，MXL钻头拥有几种不同的水力结构使之可以就各种具体用途达到优化效果。
一种是标准水力结构。这种结构为标准喷嘴配置，钻井液被导向各牙轮间并朝着井壁的角部区域。

另一种为2、3号喷嘴偏置型。这种结构的喷嘴的主要目标是清洗牙轮外排齿及其附近区域并同时冲洗牙轮的背面，主要水力能量都集中在钻头的切削结构上。

还有一种水力结构是多排清洗型。这种结构可清洗牙轮上的多排齿，并能够在井底产生很高的湍动能量。

这种新型钻头的优良性能已在现场得到了证实，因使用这种新型钻头而带来的成本节约高达30万美元。根据在墨西哥湾的使用情况，一只这种新型钻头曾取代了2～3只标准钢齿钻头，在钻进过程中使进尺翻番。在另一次应用中，3只这种含有新型技术的钻头取代了5只常规钢齿钻头，提高了机械钻速，减少了起下钻次数。