PDC钻头布齿技术研究综述

PDC (polycrystalline diamond compact,聚晶金刚石复合片)钻头是当今油气钻井领域的主要破岩工具,具有耐磨性高、机械钻速高和破岩效率高等优点。PDC切削齿作为切削单元,决定了PDC钻头的破岩性能。PDC钻头布齿的目的是确定每颗PDC切削齿在钻头上的空间位置,使得钻头在钻井破岩时具有优良的性能和可靠的寿命。基于不同布齿技术设计的PDC钻头在钻井过程中表现出不同的破岩性能。因此,PDC钻头布齿技术得到了国内外学者的广泛关注。现已有大量学者针对PDC钻头自诞生以来的布齿技术做了相应研究,但目前仍缺乏系统性的总结。为此,以近年来国内外关于PDC钻头布齿技术的文献为基础,总结了PDC钻头自诞生以来的布齿技术的发展历程,主要包括早期布齿阶段、经典布齿阶段和现代布齿阶段。通过对PDC钻头布齿技术发展历程的分析与总结,指出复合PDC钻头、兼容智能化PDC钻头、长寿命PDC钻头、力平衡PDC钻头、冲击与振动下PDC钻头以及特殊地层下PDC钻头的布齿技术是未来的发展趋势。研究结果可为后续的PDC钻头布齿技术研究提供一定的参考,有望推动PDC钻头布齿技术的进一步发展。     

浅析API标准对PDC钻头生产的影响

API标准对全球的石油生产产生很大影响。依据此标准,会减少客户的诸多要求,使交易快捷,促进经济流通和发展。本文以PDC钻头生产为研究案例,论述了API标准对PDC钻头生产的影响。     

浅议PDC钻头钻具组合的应用技术

“PDC钻头＋…”的钻具组合在钻井施工中得到广泛应用,对增加钻井效益起着重大作用,已是不争的事实,但在实际应用中,由于种种原因,时有达不到预期目的的情况发生,往往出现造斜率,钻进速度的不理想。本文综合实钻中遇到的一些问题,结合几口井的现场施工情况,解析了PDC钻头的结构对造斜率因素的影响,PDC钻头对不同的地层适应性不同,以及在使用PDC钻头在钻井施工中,由于人为的操作因素不同,而对钻头使用效果产生了不同影响。提出对选用的钻头的优选,人们认识观念的革新是提高钻井速度,增加钻井效益的关键。     

API标准在PDC钻头生产方面的应用

API是美国石油协会（American PetroleumInstitute）的英文缩写,建于1919年,是美国第一家国家级的商业协会。API标准广泛应用于世界各国。API标准主要包括三大方面,第一方面是关于石油设备设计及制造规范的标准,第二方面是关于石油设备使用及维护推荐做法的标准;第三方面是关于钻井及采油作业推荐做法的标准。PDC钻头是地质钻探行业常用的一种钻井工具,它是聚晶金刚石复合片钻头的简称,是钻井作业过程中具有高效、安全、经济等特征的专业钻井工具。本文主要研究API标准在PDC钻头生产方面的应用。     

定向随钻扩孔PDC钻头优化设计及应用

油气井定向随钻扩孔钻井技术主要用于优化井身结构、提高固井质量及预防复杂地层缩颈卡钻等事故的发生,适用于该钻井技术的破岩工具为扩孔钻头。根据塔河油田深井定向随钻扩孔钻井的实际需要,开展了新型钻头的研发。通过对PDC（polycrystalline diamond compacts,聚晶金刚石）钻头扩孔结构、冠部形状、布齿结构等方面进行优化设计,开发出CK306B型定向随钻扩孔PDC钻头,其中钻头扩孔结构采用二级扩孔设计方案,钻头领眼段的冠部采用“微凸冠顶”结构,钻头的布齿结构根据自平衡原理设置,并对新型随钻扩孔PDC钻头进行稳定性和水力特性的仿真分析。该型钻头在塔河油田深井定向随钻扩孔钻井工程的实际应用中取得良好的使用效果：扩孔井径大于170 mm的设计扩孔井径要求,造斜率达到9.9°/30 m;扩孔钻头平均进尺达到93 m,机械钻速为1.24 m/h,分别比国外同类钻头提高50%和4%。研究结果表明：新型定向随钻扩孔钻头在深井条件下钻进是可行的,能够满足井眼轨迹控制和定向扩孔的要求,且将钻头的不平衡系数控制在0.05以内,能提高钻头的稳定性,减少钻头异常失效现象,从而延长钻头的使用寿命。     

PDC钻头设计

PDC钻头的设计包括冠部形状设计、布齿设计和水力结构设计,文中结合胜利油田的地层特点,将理论设计与实践相结合,进行了PDC钻头设计。     

关于PDC钻头破岩效率的研究

钻头作为钻进过程中主要的破岩工具,其质量的优劣直接影响钻进速度以及钻井的质量和成本。PDC钻头作为金刚石钻头的一种,其在低钻压下可以获得比较好的进尺和钻速,因而得到了广泛的应用。对于PDC钻头,其切削齿尺寸、后倾角和布齿密度是影响其性能的重要参数,本文通过对PDC钻头的室内试验,探讨了切削齿尺寸、后倾角和布齿密度对PDC钻头破岩效率的影响。     

螺杆钻具加PDC钻头钻井技术

螺杆钻具与PDC钻头组合钻井工艺技术的应用进一步提高了PDC钻头在井底的旋转速度,解决了许多钻井工程上的问题。本文分析了PDC钻头特性,分析了螺杆钻具加PDC钻头钻井技术的应用,对节约钻井成本,提高机械钻速具有重要意义。     

吉林探区深井PDC钻头研究与应用

PDC钻头作为一种高效破岩工具,对钻井施工的速度起着非常重要的作用。吉林探区近年来加大深井的开发力度,各种新工具和新技术得到推广应用,使钻井技术得到突飞猛进。其中高效PDC钻头的使用对深井机械钻速的提高、钻井周期的加快、经济效益的获取起到关键的作用。因此开发出适应吉林探区深井施工的PDC钻头,并把它进行推广应用,对加快吉林探区深层油气资源开采速度有重要的意义。     

提高PDC钻头地质录井质量的探析

在钻井工作中引入PDC钻头具有非常显著的意义,它有非常多的优点,比如速率快,效率高,减少了钻井的总费用,提升了利润值,不过因为它也具有一些缺陷,由于速率较快,碎屑很小,不存在很显著的变动,此时就都安置录井工作面对一些不利现象。结合场地的活动状态,经由分析其破碎的具体状态,具体的阐述了它对于录井活动的影响等,指出了一些具体的应对方法。     

浅谈 PDC 钻头对常规地质录井的影响

本文针对 PDC 钻头的特点以及对地质录井的影响,从定性、定量录井方法的对比分析入手,阐述了定量油气录井方法在 PDC 钻头钻井时的优势。重点介绍了 PDC 钻头钻井特点及对地质录井影响、取样要求、DC 钻头钻井过程中的岩性描述归位等等。供各位朋友指正批评。     

PDC钻头条件下岩性识别及油气显示的确定

随着钻井技术的不断发展,PDC钻头的使用日渐普及,使录井工作面临严峻挑战。PDC条件下捞取的岩屑细小、岩性识别困难,令迪砂岩与婆浆充分接触和清洗岩屑时油气逸失严重,导致了剖面符合率、油气显示发现率降低。本文针对PDC钻头条件下的岩性识别技术、油气显示识别评价技术进行了方法研究和探讨,综合运用各项资料破解录井难题。     

基于Web服务的PDC钻头井底流场分析平台研究

为解决常规PDC(polycrystalline diamond compact)钻头井底流场水力性能数值模拟分析时存在的门槛高、耗时长、重复工作量多等问题,建立了基于Web服务的PDC钻头井底流场分析平台。平台框架由上至下分为软件接口层、分析服务层和结果输出层。在服务端通过知识封装技术实现钻头井底流场分析过程的自动化、参数化和集成化;利用Web封装技术对参数化流场分析模板进行封装和管理,从而实现客户端基于Web服务的PDC钻头井底流场的分析研究。实例验证表明,采用该平台分析PDC钻头水力性能可有效降低CFD软件的使用门槛,提高钻头井底流场的分析效率,节约人力与物力,能够为石油装备企业提供规范化的技术支持。     

不同钻井参数、不同磨损期PDC钻头岩屑分析

随着钻井工艺水平的不断提高PDC钻头受到广泛地应用,PDC钻头在提高钻井速度、降低钻井成本、增加经济效益的同时,却由于钻屑细小而给岩屑录井、钻时卡层等带来诸多困难。笔者根据在川西气田十余口井PDC钻头钻井的岩屑录井经验,总结出根据不同钻井参数条件下的PDC钻头使用期法来识别细小真实岩屑,从而提高PDC钻头钻进中的地层剖面恢复符合率。     

适合中硬到硬地层PDC钻头研制与应用

本文通过台架试验，对影响PDC钻头破岩效率的钻头剖面形状、切削齿尺寸、后倾角和布齿密度四个关键参数进行对比分析，研制出适合于中硬到硬弱研磨性地层的新型PDC钻头。在冀东油田进行了试验应用，其单只钻头进尺和机械钻速都比其他厂家钻头有了很大提高，显著提高了钻井效率。     

PDC钻头熔化极脉冲气体保护自动焊工艺

本文对钻头的焊接性进行分析,制定钻头脉冲气体保护焊工艺参数进行了优选,并对焊接所需的设备、焊接规程进行了阐述。     

φ25mm PDC复合材料的均匀烧结

通过国产六面顶设备高压高温腔体组装结构研究,提出了大腔体烧结PDC材料存在的问题及有关对策.不同腔体组装结构对比实验结果表明,改进后的Ⅲ号腔体组装结构烧结PDC材料的平均磨耗比为12.3×104,其中心点相对边缘点耐磨性降幅仅为19.2%,可实现φ25mmPDC材料的均匀烧结.     

利用SLS技术制造胎体PDC钻头模具工艺研究

针对胎体PDC钻头模具加工自动化程度不高,手工成型困难,加工精度、生产效率低的问题,探讨了一项制造PDC钻头烧结模具的新工艺。该工艺用Pro/E软件建立钻头底模的三维造型,利用选择性激光烧结技术（SLS）完成钻头底模的加工。利用该工艺比传统工艺大大缩短PDC钻头的生产周期,可以实现复杂结构PDC钻头的制造,使得钻头外表更加美观,制造精度更高,一致性好。     

PDC配合螺杆钻具在ZG10-29井的应用

为提高机械钻速,缩短建井周期,提高经济效益,针对桩西油田桩古区块地层特点,ZG10～299井311．2 mm大尺寸井眼在3400米～4005米和4080米～4400米的井段使用了螺杆钻具配合PDC钻头的复合钻井技术,达到了理想效果。该项措施对于桩西油田古潜山区块提高机械钻速,保证井身质量,实现快速安全钻进具有一定使用价值。本文结合钻进的基本情况,具体分析螺杆钻具配合PDC钻头复合钻井技术在该井的使用效果,为该区块3400米～4005米和4080米～4400米层段的大井眼钻井提供一种可以借鉴的钻进方式。     

分散扶正与保径的新型PDC钻头设计与现场试验

PDC钻头因具有较高的破岩效率而被广泛应用,但在硬地层以及软硬交错、含砾等复杂地层中,由于受力变化频繁和工作稳定性降低,PDC齿易发生冲击崩损而导致钻头使用寿命显著降低。针对PDC钻头在上述复杂地层中寿命短的问题,提出分散扶正与保径的PDC钻头新方案,并对PDC钻头进行工作稳定性分析、主切削结构设计与优化、分散扶正与保径结构设计以及钻头流场分析等。针对大段砂砾岩层的恶劣条件,开发研制的以分散保径结构为主要特征的新型PDC钻头在现场试验中取得了成功,单只钻头总进尺达1 339.16 m,其中包括605 m砂砾岩层,节约6次起下钻,钻头钻速高、寿命长,且井眼质量好。研究结果表明：分散扶正与保径技术能显著提升钻头的工作稳定性,使PDC钻头对硬地层、不均质地层的适应性得到明显改善,是提高复杂难钻地层PDC钻头工作性能的有效技术手段。