快速原型成型技术提高了金刚石钻头的设计与性能

人们现在采用多学科专家与最新的技术来设计与制造钻井钻头。法国国家研究中心与国际服务公司的大力合作的研究与开发项目将新式钻头设计与开发所需的时间缩短到了仅三个星期。实现这一目标应归功于采用了机械与水力学性能软件、先进的CAD软件与快速原型成型技术。同时用户也参与了钻头技术规范的制定与现场使用数据的快速反馈工作，如钻头性能与钝钻头条件的分析等。计算机模拟。由Crystal公司开发的软件建立了钻进时钻头的特性，并预测钻头的磨损。因而，设计出动平衡性能，清洁度与冷却性能更好的钻头，岩屑的有效变化可通过钻头寿命来…     

如何使用好刮刀钻头

用好刮刀钻头,一要搞好设备安装质量;二要合理选择钻头和钻具组合;三要优选钻井参数;四要注意刮刀钻头的使用情况;五要掌握泥浆性能。     

卡滑、横向和旋转振动对滚柱牙轮钻头的性能影响

井下振动对聚晶金刚石复合片(PDC)钻头性能的影响近几年来得到很好的研究。但是，对滚柱牙轮钻头井底动力学的大部分研究集中在轴向振动及其影响上。仍未解决的问题是滚柱牙轮钻头所受振动的类型和这些振动对滚柱牙轮钻头性能的影响。为了研究这些问题，进行了一系列实验室和现场试验。通过改进的仪器接头记录了井下振动数据。软到中硬地层使用了四只8 1／2”滚柱牙轮钻头(MDC 517)钻井。观测到了三种有害振动，根据钻速、硬合金齿破损、轴承/密封寿命讨论了这些有害振动对钻头性能的影响。     

Halliburton公司的能量平衡牙轮钻头

Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ公司的能量平衡系列牙轮钻头采用了动态平衡、牙轮定位和防钻头齿痕设计等 3项专利技术。通过专用软件优化设计牙轮钻头来提高钻井性能 ,减小牙轮钻头齿及齿面与岩层接触时的振动。平衡技术是用来提高聚晶金刚石复合片 (ＰＤＣ)钻头的可靠性和工作性能的 ,这项技术使 3个牙轮具有接近平衡的工况 ,即每个牙轮切削的岩层量相近 ,施加在每个牙轮上的力近似相等。钻头通过一个牙轮定位系统优化定位牙轮来提高钻井速度 ,减少钻头齿及齿面的损坏。安全的ＤＢＳ计算机钻井模拟系统可确定牙轮切削岩层的方向 ,操作者可通过牙…     

PDC钻头泥页岩地层钻进泥包机理及对策研究进展

PDC钻头发生泥包时,切削齿和钻头体上会黏附大量的泥页岩切屑,影响破岩效率,弄清泥包机理是了解泥包影响因素、预防和清除泥包的前提。为此,通过调研、分析近年来国内外PDC钻头泥页岩地层钻进泥包发生机理、防止和清除泥包等方面的大量文献,从钻井液类型及性能、钻头结构、钻头水力学参数和PDC钻头其他处理等4项技术方面,总结论述了预防和减少PDC钻头泥包的新成果、新方法和新动态。进而认识到:①从微观层面研究泥页岩岩屑与钻头表面的黏附机理是研究泥包机理的未来方向;②通过向水基钻井液中添加化学添加剂以使其具有油基钻井液的性能的方法具有可取性;③预测泥包的钻头结构参数和水力学参数的确定需要大量的实验研究;④建立井底流场特点与钻头泥包的量化关系是今后数值模拟的研究方向。     

导向PDC钻头应均衡设计

论述了在定向钻井过程，将正确平衡的向前和侧向侵蚀加到聚晶金刚石复合片钻头上可使稳定性达到最佳化，说明了ＰＤＣ钻头的导向性能主要由钻头表面和保经径的相互作用力来控制。研究了保径长度，侧向切削侵蚀和导向性能之间的关系。     

牙轮钻头密封试验机的研制

牙轮钻头密封圈的性能对钻头的整体使用寿命有着重要影响,室内实验研究是改进密封圈性能的一种有效手段。文章在国内相关通用密封试验机的基础上设计了一种专用的牙轮钻头密封试验机系统,该试验机系统由试验机 、泥浆缓冲罐、电机扭矩仪总成、计算机数据采集和控制系统等四个子系统组成,同时确定了该试验机系统的相关工作参数。该试验机由计算机自动控制,实验数据均由高精度传感器测定并由计算机采集和处理。牙轮钻头密封试验机的研制为进行密封圈的基础研究和性能测试提供了有力的保证。     

钻头设计——改进性能的关键

通过对钻头的材料选择，机械设计，水力设计等项指标认真细致的对比分析，介绍了新型钻头表面强化材料的开发以及新型钻头机械和水力结构设计的特点，指出了钻头设计是改进性能关键。     

一项单只钻头钻水平井的新纪录

ＨｕｇｈｅｓＣｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ公司宣布一项单只钻头钻水平进尺的世界纪录。在东委内瑞拉重油开采区 ,为ＳｉｎｃｏｒＧｒｏｕｐ公司进行钻井过程中 ,所采用的钻头是 12 1/ 4英寸的ＭＸ -ＣｌＵｌｔｒａｍａｘ钻头 ,在 9次侧向钻进中 ,累计进尺达到 5 130ｍ ,造斜范围 0°～ 86°,钻头性能良好。一项单只钻头钻水平井的新纪录@张卫勤     

AP油田延续钻井施工技术研究与分析

本文对厄瓜多尔东部AP油田延续的四口总包井施工中地层岩性、钻具组合、钻头选型、钻井液性能进行了综合分析,提出了适合该区块的钻具组合,给出了合理的钻头选型,对钻井液体系和钻井液性能进行了研究,提出了相应的工艺措施,达到了提高机械钻速,缩短钻井周期的目的。     

PDC钻头布齿计算方法的研究现状及发展

PDC钻头布齿计算是为了确定钻头上各个切削齿在空间中的坐标位置。针对同一优化目标不同的计算方法得出的切削齿位置差别很大,设计出的PDC钻头性能也会截然不同。以近年来国内外PDC钻头布齿设计研究的文献为基础,论述了PDC钻头3原则布齿和力平衡布齿的最新进展,提出了研究中存在的问题。经分析知,PDC钻头布齿设计的计算方法大多以经典3原则为基础,且以等体积为布齿原则进行计算的研究较多;力平衡布齿是PDC钻头稳定性设计的核心,但由于对切削载荷模型研究的限制,其结果与实际差距较大。PDC钻头布齿设计计算方法的研究仍处于对计算模型简化的阶段,随着PDC钻头个性化设计的提出,针对不同钻头性能与要求,综合考虑整个钻井因素进行布齿是今后PDC钻头设计研究的重点。     

信息交流

<正> 江汉钻头厂三项新产品通过技术鉴定 江汉钻头厂研制的8-1/2 JD437型三牙轮钻头、新型流道强化三牙轮钻头和江汉休斯ATJ系列三牙轮钻头等三项新产品,于1992年12月通过技术鉴定。     

各种振动对牙轮钻头性能的影响

大多数有关牙轮钻头井底动态的研究都是将重点放在轴向振动 (或“钻头跳动”)及其对钻头性能的影响方面。本文概述了为进一步研究牙轮钻头振动情况及其对钻头性能的影响而在一台全尺寸钻井研究钻机上所做的一些现场试验 ,在试验中观察到了三种有害振动 ,并就这些振动对机械钻速(ROP)、牙齿断裂 ,以及轴承 /密封寿命的影响进行了分析     

颗粒冲击钻井技术替代常规岩屑钻井技术

30年来,钻头制造公司和服务公司一直致力于攻克更快速打钻坚硬岩石方面的技术,针对牙轮钻头、聚晶金刚石复合片钻头、潜铸式金刚石钻头等项技术开展的研究取得了许多进展,但钻头钻穿速度的提高还主要依赖于较大外加载荷、较高的扭矩和旋转速度.然而较大外加载荷和较高的扭矩和旋转速度都会缩短钻头的寿命,因此需要更多的打捞工具打捞磨钝钻头,而且还易造成井斜问题.一旦产生上述问题,便要花费大量人力和物力去修正.     

葡北构造钻井岩石力学特性预测及钻头选型研究

钻井岩石力学特性预测及灰色聚类法优选钻头技术是日趋完善的一项新技术，本文介绍了利用该项新技术在吐哈地区葡北构造的应用，对葡北构造已钻四口探井进行了钻井岩石力学特性预测，在建立钻井岩石力学特性全剖面的基础上，利用灰色聚类法优选出适合开发井的牙钻头类型，并根据其特性变化规律推荐了ＰＤＣ钻头使用井段，并成功利用邻井特性预测了待钻井－葡北２０井的钻井岩石力学特性并推荐了钻头选型。     

PDC钻头水力学研究最新进展

以近年来国内外钻头水力学研究的文献为基础,论述了PDC钻头的水力学参数、井底流场和水力结构优化研究的最新进展,提出了研究中存在的问题和今后研究的方向。分析可知,PDC钻头水力参数的优选,趋向于使用较高的排量和较低的泵压;PDC钻头井底流场的模拟已逐渐由二维、单喷嘴的流动数值模拟发展到三维、旋转、非对称多喷嘴的流动数值模拟;钻头井底流场和试验已有机结合起来;PDC钻头井底流场的模拟,仍以清水为介质,没有考虑钻井液的黏度、井底岩屑和井底温度等对流场的影响。PDC钻头水力学研究仍处于一个定性阶段,对PDC钻头水力学状态的量化是今后研究工作的重点。     

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。      

塔河油田液动射流冲击器+PDC钻头提速技术

为了进一步提高塔河油田深部硬地层的机械钻速,基于旋冲钻井技术理论与实践经验,开展了液动射流冲击器+PDC钻头提速技术研究与实践,探索液动射流冲击器与PDC钻头配合使用提高深部地层机械钻速的技术可行性。首先根据塔河油田深部硬地层的特点及与冲击器配合的要求,优选了PDC钻头;接着利用液动冲击器性能测试系统,测试了液动冲击器各结构参数对其性能的影响;最后根据测试结果及所优选PDC钻头的抗冲击性能,确定了液动射流冲击器的结构及性能参数。液动射流冲击器与PDC钻头配合在 S116-3 井、TP324井和TP328X井的奥陶系地层进行了应用,机械钻速与同井上下井段及邻井相同井段相比,提高了32%~45%。这表明液动射流冲击器与PDC钻头配合使用,可以提高塔河油田深部地层的钻速。      

取心钻头测试装置的设计与研究

为评价取心用空心金刚石钻头的工作性能,研究设计了取心钻头测试装置。该测试装置利用步进电动机驱动钻头前进,采用伺服电动机驱动钻头旋转。在模拟取心试验过程中,系统能够改变并检测钻头的钻压、前进速度、旋转速度及所需扭矩等关键性能参数,能够模拟钻头在实际取心过程中的3种工作状况。利用该试验系统能够检测出钻头的工作性能,筛选出比较好的钻头。该试验装置整体性能可靠,获得的测试数据准确有效,对优化设计取心钻头参数具有十分重要的意义。     

矩形喷嘴PDC钻头水力性能研究新方法

为了量化研究矩形喷嘴PDc钻头的水力性能,以5刀翼、布置6个矩形喷嘴的PDC钻头为基础模型,建立了流域模型,将岩屑建模为从切削齿表面射人流场的固相颗粒,采用计算颗粒追踪法对固相颗粒进行了追踪,同时使用岩屑运移速度比C_t作为钻头性能评价的参数。分析结果表明,井底岩屑运移是三维不规则运动,沿程存在碰撞与反弹,在岩屑从井底向环空出口运动的过程中,速度逐渐减小;相同条件下,矩形喷嘴钻头的C_t大于圆形喷嘴钻头的C_t值,且随长宽比的增大而增大,与圆形喷嘴钻头相比,矩形喷嘴钻头的水力性能更好;对于同一钻头,1.0mm岩屑的C_t值最大,当粒径小于1.0 mm时,C_t随岩屑尺寸的增大而增大,当粒径大于1.0 mm时,C_t随岩屑尺寸的增大而减小。