新型PDC钻头概述

<正> 70年代初美国人发明了PDC钻头。在世界范围内得到了普遍应用。PDC钻头在软到中硬地层中具有机械钻速快、寿命长、钻进平稳等优点。为扩大PDC钻头的使用范围,使之能有效地钻穿硬夹层或较硬的地层,提高钻头在复杂地层内的钻进效率,世界各大钻头厂家又相继研制出了新型PDC钻头。Christensen公司研制的Mosaic、Hycalog公司研制的Hybrid和DBS公司研制的PD型和TD型等新型PDC钻头,大大提高了PDC钻头的抗冲击能力、抗冲蚀性     

PDC钻头动力学

在坚硬地层中ＰＤＣ钻头较差的性能是由于井下振动造成的。但只要按正确的操作条件并在振动的控制方面采用一些新技术就能成功地延长ＰＤＣ钻头在坚硬地层中的使用寿命。ＰＤＣ钻头模型是全动态的三维模型并被用于模拟常规的转盘钻井。对于不同ＰＤＣ钻头灵敏性分析设计也都显示出了由钻头所导致的扭转、轴向和侧向的振动。此外这些分析也表明常规ＰＤＣ钻头有回转的趋势，从而导致钻井速度的降低和钻头寿命的缩短。而反螺旋ＰＤＣ钻     

PDC钻头的发展趋势

介绍了PDC钻头及其发展的3个趋势:(1)设计理论和设计手段的发展,包括传统设计理论等切削原理、非常规设计理论、计算机辅助设计、钻头实体仿真、工作状态仿真和地层适应性研究;(2)切削元件超硬材料的发展,包括提高聚晶金刚石复合片的自身性能、改变复合片的结构和发展异型复合片;(3)钻头制造工艺技术的发展,包括数控加工技术的应用、软模成型技术、胎体性能研究以及固齿技术的研究。     

新型系列的PDC钻头

金刚石产品国际公司 (ＤＰＩ)推出了一套新型系列的ＰＤＣ钻头 ,该公司称之为ＳｐｅｅｄＤｒｉｌｌＰＤＣ钻头系列 ,该钻头系列集ＳｐｅｅｄＲｅｒｍｅｒ双中心钻头的优点和ＬｏＴｏｒｑｕｅ可操纵钻头系列的特殊功能于一身 ,既有高的机械钻速、长的使用寿命、好的定向控制 ,又     

切削力平衡的PDC钻头

切削力平衡的PDC钻头@柳君     

金刚石油井钻井公司的加强型PDC钻头产品

为提高机械钻速，美国金刚石油井钻井公司(DOWDCO)的Torque Master^TM系列PDC钻头应用了新的专有刮刀设计结构和增强型切削齿布置技术；同时，为改进钻头的耐用性，采用了盾形镶齿。     

推广使用PDC钻头

本文介绍PDC钻头几年来在我国使用情况及PDC钻头结构特点,同时分析了PDC钻头在我国深井钻井中的经济效益。最后提出PDC钻头钻井措施及今后在国内推广使用的几点意见。     

螺杆加PDC钻头复合钻进技术

阐述了螺杆加PDC钻头复合钻进技术及其应用效果。结果表明，该技术在中原油田钻井中可用于深部地层的快速钻进，大倾角易斜地层中的防斜快打，定向井中造完斜后原钻具的直接稳斜钻进和深井、小井眼中的高效钻进，对中原油田提高机械钻速，缩短建井周期，节约钻井成本，加快勘探开发步伐具有重要意义。     

新型PDC钻头切削齿的发展

PDC钻头切削刃与钨-钴合金基体的磨损情况和较大接触应力、冲击载荷及较高的摩擦面温度引起的加速磨损，是导致PDC钻头钻遇硬的研磨性地层时磨损失效的主要原因。国外已研制出双刃齿、预倒角边缘加强齿、复合结构齿、覆盖硬质合金保护层切削齿及楔形齿等，使PDC钻头的工作性能和适应的地层范围都有了较大的进步。国内应加强破岩和磨损机理、材料及制造工艺、处理技术和切副齿的形状、结构设计等方面的研究，开发自锐性好、比较坚韧的、更耐冲击的、耐磨性更高的、受温度影响小的切削齿，进一步拓宽PDC钻头适用的地层范围。     

休斯·克里斯坦森公司的新型PDC钻头及牙轮钻头

美国休斯·克里斯坦森公司新近推出一种称为Gerlesis XT的新型PDC钻头,能够用于钻进硬度和研磨性更大的地层。Genesis XT型PDC钻头采用了该公司的新一代切削齿和已获专利的切削深度控制技术,以便能在恶劣的钻井环境中提高钻头的稳定性和耐用性。其新一代切削齿称之为OdysseyTM系列齿,工程技术人员对齿上碳化钨基体与人造金刚石层之间的界面进行了优化,从而使这种齿的韧性大为改善。由于采用了EZSteerTM切削深度控制技术,该钻头在钻进一般性地层时更为平滑和稳定,而在钻进有夹层的地层时,其SmoothCutTM(平滑切削)技术则又能使钻头获得良好的钻进效果。另外,该新型钻头因采用了多层式金刚石层技术而具有优良的耐磨性能。这些技术的综合运用延长了钻头寿命、提高了钻井效率。     

科学使用PDC钻头的钻井技术

通过归纳PDC钻头的特性，结合PDC钻头的破岩机理分析以及PDC钻头的现场应用总结，提出合理应用PDC钻头的要求、参数和注意事项，对使用PDC钻头降低钻井成本、提高钻井速度与减少井下钻井复杂情况进行分析后，提出只有合理使用PDC钻头，才能够缩短钻井周期，降低钻井成本。     

PDC钻头在中原油田云10井的应用实践

成都百施特钻头生产的直径311M1951SG高效PDC钻头,首次在中原油田钻井三公司云10井使用获得成功,充分发挥了高效PDC钻头的科技优势,产生了较好的经济效益和社会效益。     

PDC钻头有限地网络划分及前处理

ＰＤＣ钻头的构模特征是：上体和钢心为轴对称，泥浆流道、安装ＰＤＣ齿的齿床部分以及喷嘴等结构为回转周期对称。利用这些构模特征对ＰＤＣ钻头进行网格划分，采用不同的颜色和组分别对不同材料、不同部分进行处理，利用拷贝、旋转和连接等技巧，形成ＰＤＣ钻头空间三维８￣２１节点有限单元模型、载荷模型和边界条件模型。应用该有限元分析网格的生成方法、技巧及前处理方法，可大大提高ＰＤＣ钻头网格划分及数据准备的速度和精度     

新PDC齿可提高钻头的使用性能

Ｓｃｈｌｕｍｂｅｒｇｅｒ研制了一种新的切削齿材料 ,并将这种材料运用到了其Ｒｅｅｄ ＨｙｃａｌｏｇＰＤＣ钻头上。ＴｒｅＸ切削齿不论是在实验室 ,还是在现场都大大提高了ＰＤＣ钻头的使用性能 ,远远超过了常规钻头的性能标准。性能提高是通过多重模态的金刚石胎体实现的 ,这种金刚石胎体使一个耐磨的表面保持在切削齿的边缘上。因此 ,降低了磨损 ,同时还保持了锋利的切削刃 ,使钻头能够钻得更深、更快。在实验室试验时 ,ＴｒｅＸ切削齿在保持抗冲击性的同时 ,还使耐磨性提高了 4 0 0 %以上。现场试验确认了这些结果。与标准ＰＤＣ钻头…     

PDC钻头选型及岩屑录井

塔北地区雅轮构造带中、新生界以泥质岩为主的地层厚达6000余米，岩石可钻性差，使用PDC钻头可提高钻井速度、降低钻井成本、增加经济效益。但由于PDC钻头本身造价较高，对不同地层的适应性存在较大差异，如选型不当则达不到其应有的效果。并且PDC钻头在提高钻井速度的同时，却给钻时、岩屑、油气录井带来负面影响。总结S84井的施工经验发现：在中软地层中使用大齿形PDC钻头钻进，其钻屑的颗粒相对较大，砂样中真岩屑的比例相对升高，为保证岩屑录井质量创造了必要条件。“大套观察、高中求低、低中求高、幅低看岩屑”的钻时录井方法很好地解决了PCD钻头的钻时卡层问题；多点、多次取样法，镜下观察描述法有效地保证了PCD钻头钻进的岩屑录井质量；综合分析法，确保了油气发现率100％的行业目标的实现。正确的钻头选型和切实可行的录井措施的完美结合，能够实现“高效钻井”与“优质录井”的和谐统一，收到事半功倍的效果。