加长喷嘴牙轮钻头使用效果分析

近几年，大庆、胜利等国内十几家油田大面积推广使用加长喷嘴钻头情况表明，长喷嘴钻头机械钻速提高２０～３５％，进尺提高１５～２０％。文中总结了近几年来长喷嘴钻头的现场使用情况和使用经验，对长喷嘴钻头井底水力特性进行了简要分析，并针对长喷嘴钻头在现场使用中出现的一些问题提出了几点建议。     

RBI公司推出新型大直径“角斗士”钢齿牙轮钻头

为了满足日益增长的深井和复杂井眼钻井需求 ,ＲＢＩ公司 (ＲＢＩＧｅａｒｈａｒｔ)推出了一种适用于连续油、气勘探的优质钻头。该公司称这种钻头为“角斗士”钻头 ,它是一种用于一次性钻进大直径地表层井段的理想工具。该钻头的直径为 36ｉｎ ,是世界上首只带有密封滚动马达轴承 ,且制造公差仅为万分之一英寸的大直径牙轮钻头 ,其制造性能和精度超过了目前的工业标准。该钻头还是世界上第一只带有可更换喷嘴的 36ｉｎ的大直径三牙轮钻头 ,其喷嘴为全加长型 ,可最大程度地提高井底水马力 ,对于在海上钻井中经常遇到的软、粘性和水合性地层…     

内倾式侧喷嘴钻头井底射流流场初探

提出了柱座标下三维紊流流场控制方程，并用有限差分法进行数值模拟。探讨了强化井底漫流的措施，认为内倾式侧喷嘴可以较大幅度地提高井底漫流强度。吐哈油田深井钻井实践表明，３１１．１ｍｍ三牙轮钻头采用新型内倾式侧喷嘴后，机械钻速平均提高４３．９９％。     

大庆油田提高深井钻井速度的措施及效果

针对松辽盆地北部深井地质特点，结合以往大庆油田深井钻井实际，提出从钻头选型及喷嘴组合、钻具组合设计、钻井参数优选、钻井液体系选择等方面着手提高深井钻井速度。７口深井钻井实践表明，采取上述四项配套的深井钻井技术措施后，平均钻井速度可提高５．８４％～７７．９０％。     

自振空化射流提高钻井速度的可行性研究

空化射流用于石油钻井的可行性研究结果表明，在深井钻井中，利用空泡破裂产生强大破坏作用和振动冲击波来提高清洗、切割和钻探的效率，其效果将是显的，也是可行的。在比普通喷嘴射流或普通空化喷嘴射流更深的井底和更高的围压条件下，自振空化射流有较大的起始空化数和较强的空化能力，有较好的切割岩石和清洗岩屑净化井底的作用。同时，根据自振空化射流原理，研制了风琴管自振空化喷嘴，现场试验结果证实了自振空化喷嘴钻头在保护钻头、减少钻头磨损及增加进尺、提高机械钻速方面有显作用。     

PDC钻头在玛湖地区的应用

本文介绍了ＰＤＣ钻头在玛湖地区二口井试验的主要技术参数，技术要点和试验结果，证实了ＰＤＣ钻头的岩石可钻性室内测室研究，ＰＤＣ钻头破岩机理及钻速模式是可行的，科学的，达到了提高机械钻进，缩短玛湖地区钻井周期的目的，并为提高新疆油田深井井钻井速度提供了科学的依据?     

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本文以三牙轮钻头的台架试验和油气田现场试验的效果为依据,探讨三牙轮钻头的改进方向。沙及学术上长期争议的国外钻头与国内钻头在轨迹设计上的差异,剖析轴偏移和角偏移的异同处。对轴承密封,牙轮锁紧,喷嘴安装等也有新的意向。     

深井、超深井套管与钻头系列分析研究

对国内外深井超深井井身结构设计以及所采用的套管与钻头系列进行的调研和分析表明，我国目前在深井超深井钻井中采用的套管与钻头系列较单一，对钻井液的依赖性太强，难以满足深井超深井钻井的需要。     

流道强化三牙轮钻头

针对三牙轮钻头的流道在高泵压、大排量、组合喷嘴和高固相泥浆条件下钻井时，易发生流道冲蚀破坏，流道强化三牙轮钻头利用现有钻头将牙掌喷嘴座孔的入口倒成圆角，在流道易冲蚀部位刷镀一层高堆积镍，从而提高了流道的耐冲蚀能力，延长了钻头的工作寿命，基本满足了当前强化钻井的要求。     

应用斜长喷嘴钻头钻井效益显著

２８只斜长喷嘴钻头在长芦等７个地区应用，累计进尺９９０３．８７ｍ，平均单只进尺比普通钻头提高６９．２１ｍ，节约成本１２４１３元。文中对斜长喷嘴钻头应用中的注意事项及认识等进行了介绍。     

新型刮刀钻头的设计及现场试验研究

在理论分析的基础上，综合PDC钻头和刮刀钻头的优点，设计了一种新型的刮刀钻头，并进行了现场试验。现场试验结果表明，该钻头运转平稳，采用低钻压、高转速，钻进速度快，井眼规则通畅，有较明显的防斜作用，该种钻头的推广应用对提高钻井工程的整体效益具有十分重要的意义。     

PDC钻头性能的二维模拟

介绍了PDC钻头性能模拟的试验基础及原理。所编制的模拟软件可为PDC钻头的设计方案提供模拟结果和性能评价依据，其主要功能为：1．计算切削齿的各种参数，如切削力、切削体积、切削功率；2．计算切削齿的磨损体积、磨损高度；3．计算钻头不平衡力的大小和方向；4．模拟钻头的钻进特性曲线；5．模拟切痕断面形状及井底剖面形状；6．预测钻头的工作指标。应用该软件对一只使用过的PDC钻头性能进行模拟，分析了主要模拟结果，并将该钻头各切削齿研磨面积的实测结果与模拟结果作了对比，两者的分布规律基本吻合。     

空气锤钻头应用研究

对空气锤钻头在国外的应用进行了调研。在冲击回转钻进中,根据地层条件不同选择不同的端面设计平底钻头能很好地控制井斜,平底钻头的钻速是三牙轮钻头的3~6倍,但平底钻头径向磨损严重,常用三牙轮进行扩眼。为解决钻头径向磨损问题从而发展了增强齿平底钻头,在以陡倾角而著称的Stillwater、Allegheny高原及Arkoma、Permian、Appalachian盆地进行了大量试验,结果证明:与平底钻头相比,钻速快,寿命长,成本低,更耐磨,能更好控制井斜和狗腿严重度,而且井眼更平滑。     

PDC钻头钻进时扭矩影响因素研究

分析了钻压、每转进尺、切削齿磨损和岩性对ＰＤＣ钻头扭矩的影响，并用力平衡和能量守恒原理推导了ＰＤＣ钻头扭矩与这些因素的关系式。通过钻头台架试验证明ＰＤＣ钻头扭矩模式计算与试验结果相符，可用于指导井下动力钻具选用和设计。     

钻头评价新方法研究及其应用

在分析大量钻头使用资料的基础上,建立钻头效益指数模型。利用此模型对渤海油田馆陶组和东营组地层所使用的钻头进行评价,选出适合该地区的最优类型钻头。     

地层抗钻强度与钻头磨损实用评估方法

以牙轮钻头单齿破岩机理和力峨量平衡理论为基础,综合考虑了钻头结构、地层特性、水力参数及钻井参数等的影响,提出利用钻井参数评估地层抗钻强度和钻头磨损程度的方法,将钻井过程中牙齿磨损和地层抗钻强度变化产生的耦合作用通过自定义参数描述,用新钻头的实钻数据确定钻头破岩的基本特性参数,从而为区分地层和钻头的影响提供了基础。本文方法,既可用于现场实时分层监测钻井工况的变化和诊断井下异常状态,也为钻后分析和钻头优选提供了定量依据。文中用实例进行了说明。     

Experimental study of rock-breaking with an offset single cone bit

An experimental study of rock-breaking with an offset single cone bit was completed on the bit bench test equipment. Data such as transmission ratio, weight on bit （WOB）, rate of penetration （ROP） and torque on bit were acquired in the experiments. Based on analyzing the experimental results, several conclusions were drawn as follows. The transmission ratio of the offset single-cone bit changed slightly with rotary speed of bit, weight on bit and offset distance. The rate of penetration of the offset singlecone bit increased with increase of WOB and off＇set distance. The torque on bit increased with increase of offset distance under the same WOB and bit rotary speed, decreased with increase of bit rotary speed under the same WOB. The rock-breaking mechanism of the offset single-cone bit was a scraping action. This indicates that the offset single-cone bit is a chipping type bit.     

高效磨铣工艺技术配套总结

目前广泛应用的磨铣工具大都是由YD合金加工而成,工具综合机械性能差,施工中工具磨损大,施工效率低,工具使用寿命短。通过对金属钨合金材料的研究和大量现场实验,选择了一种新型钨合金材料,对磨铣工具结构进行了优化设计,形成了高效平底磨鞋、高效凹底磨鞋、高效铣锥、高效套铣头、高效复合铣锥等系列高效磨铣工具。经现场实验、应用证明:该工艺施工效率较普通磨铣工艺提高25％,工具使用寿命延长50％。     

三牙轮钻头数字化钻进仿真评价系统开发及应用

钻头数字化钻进仿真是一种将钻头-岩石互作用仿真理论与钻头性能评价及结构优化相结合的实用化技术,开发钻头钻进仿真软件的主要目的是为钻头设计及性能分析提供技术手段。在已完成的三牙轮钻头仿真模型研究基础上,重点解决了数据输入、模型数值算法实现、仿真结果可视化等问题,利用MATLAB完成了软件开发。开发的软件能够模拟钻头几何结构,分析理想状态下钻齿的运动特性,模拟钻头在直井、水平井和定向井不同工况下的钻进过程,并对钻头破岩过程中的相关物理参数进行分析评价。利用该软件对某型号三牙轮钻头进行了台架试验及布齿结构参数优化设计,仿真结果具有直观及定量化的特点,表明利用该软件对钻头进行优化设计方便、快捷且可靠性高。      

PDC钻头等体积布齿设计的数值计算方法

PDC钻头布齿设计是否合理直接决定着PDC钻头的破岩效果及其使用寿命的长短，而等体积设计是PDC钻头布齿设计的基本原则之一。综合考虑了钻头冠部形状、切削齿的布置、切削齿尺寸、切削齿的相互作用等因素的影响下，建立了切削齿等体积设计数学计算模型．对切削齿的工作角进行了优化设计并将其结果应用于该模型中，最后选取适当的数值计算方法进行了计算机求解。实例计算表明，该模型和求解方法具有适用性，这为PDC钻头的设计和性能模拟分析提供了一种可行方法。