可伸缩式PDC-孕镶金刚石耦合仿生智能钻头的破岩仿真

针对钻井过程中岩性识别困难、PDC钻头磨损严重、孕镶金刚石钻头破岩效率低和钻头泥包等问题,采用BP神经网络学习算法建立了岩性识别模型,并设计了一种新型可伸缩式PDC-孕镶金刚石耦合仿生智能钻头,分别在软件Matlab和ABAQUS上进行了岩性识别仿真和破岩仿真。仿真结果表明:BP神经网络模型对岩性的识别精度非常高,有利于合理选择钻头类型、及时调整钻井参数和提高钻井效率;仿生智能钻头作用于岩石表面的应力远大于常规钻头,使岩石更易达到破碎极限,从而提高钻头钻速。本设计集智能岩性识别、高破岩效率、自再生功能、防泥包功能于一体,为我国石油钻头的设计提供了一种新思路,具有重要意义。     

测井资料在火成岩地层提高钻进速度中的应用研究

针对聚晶金刚石（PDC）钻头在火成岩地层存在机械钻速低、单只钻头进尺少、耗时多等问题,分析了导致火成岩地层钻进速度慢的原因;利用声波时差与钻头选型的关系,结合地层岩心数据,设计出了能够在火成岩地层大幅度提高钻进速度的PDC钻头。现场试验结果表明,与牙轮钻头相比,PDC钻头钻速提高了约20%,每米钻井成本降低了27%。     

仿生非光滑PDC片钻头设计与应用

针对目前钻井过程中使用PDC钻头情况,提出并设计加工出仿生非光滑PDC片钻头。重点介绍了仿生非光滑PDC片的设计原理和结构,以及用仿生PDC片制造出的钻头在现场应用的情况。结果表明,非光滑PDC片钻头比常规PDC钻头、牙轮钻头寿命长,平均机械钻速提高60%以上,特别适合配合螺杆钻具使用,具有较好的推广应用前景。     

适合强研磨性硬地层PDC-金刚石孕镶块混合钻头设计与应用

为提高PDC钻头在花岗岩、石英岩等硬、超硬地层及强研磨性地层中的适用性,设计了一种前排为PDC齿、后排为金刚石孕镶块(简称孕镶块)的混合钻头,并通过室内实验对花岗岩和硬砂岩中混合钻头最优布齿方式进行了研究。实验结果表明:2种岩石中纯PDC钻头钻速均随PDC齿磨损高度的增加呈现先慢后快再慢的下降趋势,当PDC齿磨损高度超过临界值以后(花岗岩为1.0 mm,硬砂岩为0.5 mm),通过布置后排孕镶块可以再次提高混合钻头钻速,混合钻头同时具有PDC钻头破岩效率高和金刚石钻头工作寿命长的双重优点;花岗岩中钻头最优布齿方式为前排为PDC齿,后排孕镶块低于PDC主齿0.5~1.0 mm同轨布置,硬砂岩中钻头最优布齿方式为前排为PDC齿,后排孕镶块低于PDC主齿0.0~0.5 mm同轨布置。在室内实验基础上,设计2只混合钻头分别用于松辽盆地金山区块基底花岗岩和冀中雷家庄断层区块石英岩地层,现场应用表明,相比于常规PDC钻头和牙轮钻头,混合钻头具有更高的机械钻速和更长的使用寿命,有效缩短了钻井周期,节约了钻井成本,具有广阔的应用前景。     

PDC钻头的应用现状与发展前景

PDC钻头是20世纪80年代研制出的一种以人造聚晶金刚石为切削齿的聚晶金刚石复合片钻头,该钻头能显著提高钻井效率而且使用寿命长。详细介绍了PDC钻头的应用现状,以及近年来在钻头水力学、PIV与PDA研究方法与应用、CFD研究和PDC钻头设计等方面取得的进展。最后就PDC钻头将来的发展前景做了展望。     

特种孕镶块加强PDC钻头的研制与试验

为提高PDC钻头在研磨性硬地层中的机械钻速、延长钻头寿命,研制了特种孕镶块加强PDC钻头.该钻头以PDC切削齿为主切削元件,天然金刚石孕镶块为副切削元件,既具有常规PDC钻头破岩效率较高的特点,又具有孕镶金刚石钻头在研磨性硬地层寿命长的特点.在钻头开始工作时,主要为PDC切削齿"犁切"式破岩,当PDC切削齿磨损到一定程度后,天然金刚石开始磨削岩石,形成"犁沟",有助于 PDC切削齿吃入并切削岩石.该钻头在东北金山气田金古 1-1HF 水平井基底花岗岩硬地层进行了现场试验,平均机械钻速达到4.46 m/h,是同井同地层常规PDC钻头机械钻速的1.5倍,是2口邻井同井段牙轮钻头和常规PDC钻头机械钻速的2倍以上,其使用寿命也达到2口邻井同井段牙轮钻头和常规PDC钻头的2倍以上,取得了良好的现场应用效果.特种孕镶块加强PDC钻头的成功研制,为钻进强研磨性硬地层提供了一种新的高效破岩工具.      

小井眼PDC钻头的自平衡抗回旋技术

针对小井眼PDC钻头的实际工作条件,提出了在小井眼钻井中具有普遍意义的PDC钻头的横向力自平衡抗回旋技术.分析了钻头的受力状态与钻头回旋运动之间的关系,并对自平衡抗回旋技术的基本原理、设计方法和技术准则作了阐述.将该技术应用到小尺寸PDC钻头设计中,开发出可在直井、定向井以及水平井等各种小井眼钻井中使用的新型直径为114mmPDC钻头.简要介绍了该钻头的设计原理、结构特点和重要的技术参数.小井眼PDC钻头在大港油田直径为140mm套管开窗侧钻井的钻井工程中取得了良好的技术效益和经济效益.磨损分析结果表明,切削齿磨损速率低,磨损量均衡,聚晶金刚石层未见明显的脆性崩裂,具有良好的抗回旋性能.     

复合片聚晶金刚石层厚度的检测

<正> 近十几年来,我国各油田的钻井部门先后引进了聚晶金刚石复合片(PDC)钻头,显著提高了钻井进尺,降低了钻井成本。国内不少单位已开始研究制取PDC片的技术,并试制石油钻井用钻头。保证和提高PDC片的质量是一个重要的问题,检测PDC片人造聚晶金刚石层厚度技术便是其中的一个环节。我们检测了几种国产复合片,金刚石层厚度在0.8～1.0mm,比国     

脊形金刚石元件钻头技术研究与应用

针对圆柱形PDC切削齿易热磨损、撞击损坏、形成泥包及锥形切削齿需要较大钻压的问题,研究了脊形金刚石元件钻头技术。该技术将Axe*脊形金刚石元件集成到PDC钻头上,当Axe*脊形金刚石元件与岩石接触时,脊形金刚石层施加集中载荷在尖端周围,其产生的应力远大于传统PDC切削齿产生的应力,不仅剪切而且压碎岩石,脊形金刚石层周围的钻井液易于接近并冷却切削齿,从而延长切削齿寿命。现场应用结果表明:与传统PDC切削齿钻头相比,AxeBlade*钻头的使用寿命大大延长,可提高单只钻头的钻进进尺和机械钻速,减少起下钻更换钻头次数,缩短钻机运行时间,显著提高钻井效率。最后提出以下发展建议:充分利用脊形金刚石元件的超耐磨性、岩屑分散性和散热性,研发适合某一特定地层岩石的个性化钻头;开展脊形金刚石元件PDC钻头的研发,以适应超硬和超研磨性地层。研究结果可为深水钻井、超深井钻井和干热岩钻井奠定一定的技术基础。     

PDC钻头的特点与合理使用的探讨

聚晶金刚石切削齿钻头简称(PDC),是钻井破碎岩石形成井眼的主要工具。PDC钻头的使用与使用要求是非常严格,PDC钻头根据结构可分为三翼、四翼、五翼等,可根据地层特征选择好钻头类型。     

聚晶金刚石钻头的新发展

聚晶金刚石钻头 (以下称 PDC钻头 )于 80年代问世 ,当时被誉为石油工业界的一次革命。以后虽然出现了非平面对接几何形状的聚晶金刚石薄片和切削件 ,使 PDC钻头的性能得到进一步的提高 ,但由于没有打破以前的理论束缚 ,因而无法使 PDC钻头发生本质的变化。这种性能的提高总是以牺牲其他性能为代价。为了进一步提高 PDC钻头的性能 ,美国史密斯钻头公司近几年对聚晶金刚石切削件进行了系统研究并取得了突破性进展。1.非平面对接技术放宽了对聚晶金刚石薄片厚度的限制　　在此之前 ,PCD切削件金刚石薄片的厚度被限制在0 .6 mm之内。其理…     

新一代的PDC钻头——优质GeoDiamond MA—89钻头

在委内瑞拉LagodeMaracaibo地区的Ceuta油田 ,新一代的聚晶金刚石复合片 (PDC)钻头重新定义了钻井作业的效率 ,且降低了钻井成本。其独特的切削结构和PDC齿技术的进步在这一挑战应用中证明了新一代PDC钻头的优质性能     

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。      

元坝区块陆相井钻井关键技术探析

以元陆10井为例对元坝区块陆相井钻井的关键技术进行了探析。该井在钻进中先后使用了空气锤钻井技术、PDC钻头+螺杆钻具复合钻井技术、进口PDC钻头+扭力冲击器钻井技术及孕镶金刚石钻头+高速涡轮复合钻井技术,有效克服了陆相地层岩性复杂、机械钻速低及易斜易漏等难题。其中进口PDC钻头+扭力冲击器钻井技术应用效果较好,平均机械钻速是常规钻井牙轮钻头的4.68倍,平均单只钻头进尺是常规钻井牙轮钻头的9.7倍。建议使用无固相钻井液体系,并在珍珠冲段之前结束使用扭力冲击器。     

用于定向钻井的一种新的可转向聚晶金刚石复合片钻头的研制

本文介绍了用于定向钻井的一种新的可转向聚晶金刚石复合片钻头的研制。说明了在聚晶金刚石复合片钻头上增加全圆周接触保径环,可限制横向移动。提高钻头稳定性。使钻头钻井更平稳。并通过现场试验,证实了这种新钻头可提高钻头的可控制性及机械钻速。     

防泥包高效PDC钻头研制与应用

元坝地区前期实钻表明,上部陆相地层大尺寸(314.1 mm)井眼PDC钻头适应性差。为了加快元坝气田勘探开发、降低钻井成本及钻井提速,攻关团队针对沙溪庙组~自流井组地层开展了大尺寸PDC钻头研制。根据岩性特征和PDC钻头应用中存在的难点,采用PDC钻头防泥包技术、防崩齿技术、水力优化、强攻击性设计等技术,研制出个性化的新型大尺寸314.1 mm KS1362ADGR型PDC钻头。试验结果表明,同元坝先期PDC钻头指标相比,进尺提高64.5%、机械钻速提高37.33%;同比国外的"PDC钻头+扭力发生器"钻井,钻井成本降低2.5倍到4倍,提速提效成果十分显著,适合在元坝地区及类似岩性地层推广应用,推动了国产PDC钻头技术进步。     

复合冲击破岩数值模拟研究及现场应用

为了探究复合冲击载荷作用下聚晶金刚石复合片钻头（PDC）的破岩机理，利用ABAQUS有限元软件建立了PDC单切削齿-岩石相互作用的数值模型，模拟研究了常规切削、单轴向冲击、复合冲击下岩石破碎过程，分析了复合冲击破岩机理。结果表明：在复合冲击作用下，轴向载荷分量能够增加切削齿切削深度，同时切向载荷分量的剪切作用使岩石产生大体积破裂。相比于常规钻进，应用复合冲击钻井后机械钻速提高了26.2%。研究成果可为复合冲击钻井技术的现场应用提供理论参考。     

改进钻头结构可有效提高磨蚀性水平井的机械钻速

ANR管道公司的瑞德塞提天然气田采用了优化设计钻头,从而提高了钻井效能,降低了钻井成本。在一项七口水平井的钻井工程中,由于采用了特殊结构的天然金钢石钻头(ND)和聚晶金钢石钻头(PDC),使机械钻速比采用普通钻头提高了近两倍,钻头寿命提高将近一倍。试验结果和现场资料表明,研制出的胎体式天然金钢石钻头和刮刀聚晶金钢石钻头具有良好的耐磨性和机械钻速。     

PDC钻头的水力设计和轮廓是减少泥包的关键

通过大量的实验数据论述PDC钻头的水力设计和轮廓造型与钻头产生泥包的关系。提出具有抛物线轮廓和刮刀式水力设计的聚晶金刚石(PDC)钻头在页岩地层中不易产生泥包,而采用脊式布齿或开放式表面水力设计的PDC钻头或平/圆轮廓PDC钻头则相反。同时,指出PDC钻头的水力设计对钻头泥包的产生具有更大的影响。     

PDC钻头切割齿磨损分析及改进建议

指出PDC钻头切削磨损包括:崩齿、掉片、金刚石层脱落及齿柱冲蚀等。因此,提出PDC钻头应改进切削结构、完善制造工艺、规范操作规程,旨在提高PDC钻头的切削功能,延长其使用寿命,减少钻井成本。