俄罗斯减速器涡轮钻具驱动PDC钻头在西西伯利亚油田的成功应用

涡轮钻具由前苏联研制出来以后，得到了迅速发展，目前已发展到减速器涡轮钻具阶段。现在，俄罗斯西西伯利亚地区普遍使用减速器涡轮钻具钻井，而减速器涡轮钻具驱动PDC钻头的使用还是空白。采用俄罗斯生产的几种不同型号的减速器涡轮钻具，在西西伯利亚进行了驱动PDC钻头钻井的阶段性试验。试验结果表明，在优选PDC钻头结构的情况下，用减速器涡轮钻具驱动PDC钻头，钻头进尺和机械钻速都较牙轮钻头有显著的提高，经济和社会效益显著。介绍了试验中使用的3种俄罗斯减速器涡轮钻具(TPM-195，TPⅢ-195和TPO3—195)的结构特点和主要技术参数。     

PDC钻头在羊塔克地区的应用

ＰＤＣ钻头越来赵多地用于深井钻井，实践证明，合理地运用ＰＤＣ钻头，对于加快勘探开发速度有明显效果。本文介绍了ＰＤＣ钻头在羊塔克地区应用的主要技术参数、技术要点和应用结果，证实了ＰＤＣ钻头在羊塔克地区大井眼中应用所创造的明显效益，真正达到了提高机械钻速，缩短钻井周期的目的，并对其它区块的勘探开发也有借鉴意义。     

PDC钻头在SH1025井的现场应用

本文着重介绍了ＳＨ１０２５井ＰＤＣ钻头设计方案及ＰＤＣ钻头实际钻透情况，并对实际钻进中出现的各种情况作出了定量分析解释。ＳＨ１０２５井ＰＤＣ钻头的应用，可为石西油田将来普及推广使用ＰＤＣ钻头摸索一条可行之路，最终达到石西油田的钻井速度，降低钻井成本，提高经济效益的目的。     

ф215D432型刮刀PDC钻头成功应用于长庆油田

2002年5月，田大庆开工发区打亚技术有限责任公司研制的ф215D432型刮刀PDC钻头利用转盘加螺杆成功应用于长庆油田，打破了在长庆油田没有成功就用PDC钻头的先例。具体应用情况见下表：     

宣页1井新型PDC钻头设计与应用

为了提高宣页1井二开井段印渚埠组地层的机械钻速、减小井斜角,以加强PDC钻头的稳定性、耐磨性、降斜性为设计目标,设计出了新型311.1 mm六刀翼PDC钻头。设计钻头时采用了小锥角、浅内锥冠部及短保径、短接头结构、高密度布齿、硬质合金限位减振齿等方法。设计的PDC钻头配合垂直钻井系统AVDS,在宣页1井805.61~1 017.18 m井段进行了现场应用,平均机械钻速达到3.28 m/h,与同地层常规PDC钻头相比提高8.61%;最小井斜角达到1.09°,与常规PDC钻头钻进井段相比减小明显,井斜问题得到了很好的控制。现场应用表明,设计的新型PDC钻头具有较好的井斜控制能力、稳定性及岩石切削效果,可达到防斜打快的目的。      

PDC扩眼钻头的研制与试验

为了提高深井、超深井上部大尺寸井眼的钻井速度,常采用小钻头先钻一个井眼后再下入扩眼钻头扩眼的办法,由于改进牙轮钻头的难度较大。而PDC钻头在钻进软到中硬地层时具有钻速高、寿命长的特点,为此,在对深井大尺寸井眼的钻井特点、先钻后扩的破岩机理进行研究的基础上,研制了新型PDC扩眼钻头——PD6352SF- 311．1×444．5扩眼钻头。该扩眼钻头在DB1井φ444．5 mm井眼的平均机械钻速为21．68 m／h,与邻井莱深1井和郝科1井相比,分别提高了5．2％和38．0％,而且钻头起出后新度达80％,还可继续使用,从而进一步降低了钻井成本。     

PDC钻头在徐深气田的应用

PDC钻头以人造聚晶金刚石复合片作为切削元件,采用切削方式破碎岩石.该钻头在软到中等硬度地层中具有很好的破岩性能,机械钻速高,寿命长,综合经济效益显著.在选择钻头类型时,必须充分考虑所钻地层的岩性、厚度、埋藏深度等因素,同时还要考虑到地质、工程等方面的技术要求.由于多翼PDC钻头可增加钻头的稳定性,且具有良好的耐磨性,因此在钻进岩石硬度较高、粒径小的地层时,可选多翼PDC钻头;在钻进岩石硬度较低、塑性大、粒径相对较大的地层时,可选少翼的PDC钻头.     

国产PDC钻头在卡塔尔的应用

在卡塔尔Dukhan油田，φ2l5．9mmP074MD型PDC钻头是目前使用效果最好的钻头种类之一，综合性能指标优于Smith M16型PDC钻头，实现了1只钻头1次下钻完成整个φ2l5．9mm立井段和增斜段的钻井。文章主要介绍了φ2l5．9mmP074MD型PDC钻头的结构特征和使用情况。     

PDC钻头与岩石相互作用规律试验研究

试验采用81/2in和121/4in两种PDC钻头,对嘉陵江石灰岩和香溪砂岩两种典型岩样进行钻进,在不同钻头转速和钻压下,测得了扭矩和机械钻速.分析试验结果得出,对于表面刮削破碎和体积破碎两种岩石破碎状态,钻压对扭矩的影响不一样.当钻压没有达到体积破碎钻压时,钻压对扭矩的影响较小;当钻压超过体积破碎钻压时,钻压对扭矩的影响非常明显.钻头转速对钻头扭矩几乎无影响.     

西峰油田PDC钻头优化设计及应用

PDC钻头已在全国大多数油田被广泛使用,但在西峰油田的使用效果一直不理想。针对西峰油田地层软硬交错,夹层较多的特点,对PDC钻头的冠部剖面形状,切削齿尺寸,切削齿布置,切削齿工作角及钻头水力结构进行优化设计,并采用力平衡设计使钻头具有更强的稳定性。现场试验证明优化设计的钻头与牙轮钻头相比,机械钻速高,进尺多,对降低钻井成本有积极的意义。     

定向井PDC钻头在中原油田的应用

根据中原油田的地层特点和钻井工程的需要设计的定向井ＰＤＣ钻头，具有进尺多，钻速高、井径规则的特点，本文叙述了该ＰＤＣ钻头的设计和使用方法及效果。     

PDC钻头在中原油田的应用与发展

通过对1988～2001年PDC钻头在中原油田应用的统计分析,以及新旧型号的PDC钻头在中原油田的使用对比、利用电测曲线优选PDC钻头,论述了PDC钻头在中原油田的应用与发展.中原油田PDC钻头钻进的机械钻速和单只钻头的进尺逐年提高,说明了PDC钻头制造工艺技术、选型和现场使用均有较大的发展;由于PDC钻头能较大幅度地提高机械钻速,从而降低钻井的综合成本,必将有广阔的应用前景.     

川西须家河组地层PDC钻头结构参数优化及选型

川西深层须家河组气藏主力储层埋藏深、地质条件复杂,尤其是其地层硬度高、可钻性差,致使钻头选型困难,机械钻速低。为提高须家河组地层机械钻速,针对地层岩性特征,利用ABAQUS软件建立了切削齿破岩有限元模型,结合钻头设计理论优化了PDC钻头结构参数,确定出了适合须家河组地层的钻头冠部轮廓、切削齿、刀翼数和保径特征等主要结构参数,提出了PDC钻头选型的关键特征。在此基础上,优选出了9个型号PDC钻头,形成了须家河组地层钻头系列化选型方案:须5段-须3段地层宜选用攻击性强同时具有较强抗研磨性和抗冲击性的PDC钻头,须2段地层宜选用高抗研磨性兼顾吃入能力和抗冲击性的混合布齿钻头。现场应用表明,42只优选钻头平均进尺增加27.57%,钻速提高40.19%,实现了须家河组地层钻井提速新突破。      

新型定向井PDC钻头的研制与应用

针对常规PDC钻头在胜利油田临盘区块定向井钻井施工中，工具面不稳定、难以控制、滑动钻进时钻压较小、钻速低的问题，研制出了一种新型定向井PDC钻头。该PDC钻头采用短剖面形状，特殊双重切削布齿结构，又对钻头进行了力平衡设计，把钻头的侧向力减到最小，增加了钻头工作时的稳定性。在临盘区块多口定向井的现场应用表明，新型定向井PDC钻头滑动钻进时钻压变化的敏感度小，工具面可控性好，复合钻进机械钻速和定向井机械钻速较常规PDC钻头都有较大幅度提高，且提高了钻井和下套管效率及井身质量。     

导向PDC钻头设计及其在临盘地区的应用

针对常规PDC钻头在胜利油田临盘地区定向井钻进过程中存在的工具面不稳定、井斜角和方位角难以控制、滑动钻进时钻速较低等问题,研究分析了PDC钻头的剖面形状、切削结构、保径设计等对钻头导向性能的影响规律,在此基础上,研制出一种适合临盘地区地层特性的BTM115H型导向PDC钻头。该型PDC钻头采用浅内锥、双圆弧剖面形状,特殊双重切削布齿、短保径设计和侧向力平衡设计,能够有效提高钻头的导向性能和机械钻速。多口定向井的现场应用效果表明,BTM115H型导向PDC钻头在定向钻进过程中,工具面可控性好,复合钻井速度和定向机械钻速较常规PDC钻头都有大幅度提高,为临盘地区的定向井快速钻进提供了有力保障。      

PDC钻头在大牛地气田DK6井钻井中的应用

为适应鄂尔多斯盆地大牛地气田地层复杂、夹层多、地层硬的特点，胜利油田研制开发了P274MF和P156M型PDC钻头。在DK6井的应用表明．该PDC钻头大大提高了钻井速度．该井提前8．02d完钻，比此前同地区最快的DK5井钻井周期缩短了29．15％，取得了显著的社会经济效益。     

组合射流PDC钻头试验研究

为了将不同射流方式应用于PDC钻头以改变井底流场,并给钻头提供设计依据,通过数值模拟和室内试验分析了反向射流对井底流场的影响规律,并对旋转射流的破岩能力进行了评价。结果表明:PDC钻头加装反向射流喷嘴之后,钻头破岩部位压力降低,并且压降随着反向射流喷嘴距钻头底部距离的增大而减小,随反向射流流量的增大而增大,上部钻井液液柱压力对压降影响不大;在相同压降或排量下,旋转射流较普通直射流有更好的破岩能力。根据试验结论研制出了反向射流与旋转射流组合的PDC钻头,并在坨747井进行现场试验。结果表明,坨747井采用组合射流PDC钻头后,与采用普通PDC钻头的邻井相比,钻速提高40%以上。这表明,将反向射流和旋转射流组合应用于PDC钻头,可以明显提高机械钻速。      

PDC钻头在胜利油田深井钻井中的应用

胜利油田为提高深井钻井速度，试验应用了PDC钻头，结果表明，深井钻井应用PDC钻头可大幅度提高机械钻速，缩短建井周期，降低钻井成本，经济效益明显。通过大量的现场试验，扩大了PDC钻头在胜利油田的使用范围，并取得很好的效果，初步形成了PDC钻头推广应用区域模式。详细介绍了胜利油田不适用PDC钻头钻进的地层岩性，给出了钻头选型及钻井参数选择原则，并对应用效果进行了分析。