微取心PDC钻头试验及评价

PDC钻头是钻井工程提速增效主要手段之一。常规全面钻进PDC钻头破岩方式,对软地层刮切,对中硬地层刮切为主,剪切为辅,生成的岩屑颗粒小,粉末状为主,增加了地质录井岩性判断和地层分层的难度。新型微取心PDC钻头钻进时,在钻头心部形成微岩心,微岩心颗粒大,收集率高,能满足岩石信息鉴定需求。云安002-5井现场试验结果表明,微取心全面钻进PDC钻头获取的颗粒状岩屑分析达标,为及时发现、保护、评价油气层,为油田勘探开发提供资料依据。     

抽吸式微取心PDC钻头的研究与应用

常规PDC钻头切削产生的粉状或片状岩屑颗粒不便于地质录井,对此提出了一种新型抽吸式微取心PDC钻头。该抽吸式微取心PDC钻头取消了常规PDC钻头心部的主切削齿,设置特殊的水力结构,使钻头心部在钻进过程中形成一定直径的竖直岩心并适时折断,通过负压抽吸作用将断的微岩心从钻头体内部流道带离井底。结合破岩仿真与液固两相流理论,研究了在岩心、岩屑与钻井液混合流动的流场中,射流喷嘴直径的大小对取心通道中抽吸效果的影响规律。数值模拟结果表明,对于拟定条件下钻头直径为215.9 mm的微取心PDC钻头,当射流喷嘴直径为8 mm时,从排心孔排出的岩心、岩屑和钻井液的质量较高,其负压腔的抽吸效果较好。室内及现场试验表明:采集的岩心以柱状为主,岩心完整性和采集率高;在磨溪111井位嘉陵江组二段3亚段至长兴组上部地层,获总进尺805.65 m,平均机械钻速为4.57 m/h,最高机械钻速可达7.4 m/h;该钻头在嘉陵江组二段3亚段至飞仙关组一段(总进尺742 m)的机械钻速比该区块同层位的其他常规PDC钻头高出了50%以上。     

F931PDC双心钻头的研制

Ｆ９３１ＰＤＣ双心钻头的研制郭万金（２５３００５山东德州）双心钻头能通过一个较小的井眼后而钻出一个较大的井眼。一般双心钻头用于钻易粘附的流动性盐岩或膨胀性页岩地层，还可用于加深井钻进，二次完井，增加套管环空间隙，提高固井质量及减少扩眼时所伴随的危险。...     

PDC取心钻头在新疆油田深部硬地层中的应用

在新疆油田深部地层中发育有泥页岩、灰岩、白云岩、硅质灰岩、花岗岩,其硬度高,研磨性强,可钻性级别高,传统聚晶金刚石取心钻头机械钻速非常低,使用寿命短,增加了起下钻次数,经济效益差。所以,设计一种能提高机械钻速的取心钻头就显得很有必要。本文对新疆油田深部地层中常见的5种岩石的可钻性、压入硬度、塑性系数和研磨性进行了测试。根据测试结果,结合PDC取心钻头设计理论和方法,设计出适用于新疆油田深部硬地层的新型PDC取心钻头。该取心钻头在现场应用中取得了良好的效果,机械钻速得到显著提高,岩心收获率在95%以上,对提高深井取心时效、降低取心作业成本都具有重要的现实意义。     

微心PDC钻头设计及现场试验

为了解决普通PDC钻头形成的岩屑细碎、无法满足岩屑录井,而采用牙轮钻头进尺少、机械钻速低又存在掉牙轮风险的问题,设计了微心PDC钻头。介绍了微心PDC钻头整体结构设计和结构参数优化方法, 设计制造了小尺寸微心钻头,进行了室内取心试验和提速试验;结合临盘油田街403井和胜坨油田坨202井实钻地层的岩性特征,分别设计制造了?215.9 mm微心PDC钻头,进行了现场试验。室内试验和现场试验结果均显示:该钻头获取的岩屑较大,大小与牙轮钻头产生的钻屑相当,能满足岩屑录井的要求;而且,钻头进尺和机械钻速与普通PDC钻头相当,与牙轮钻头相比有明显提高。研究结果表明,微心PDC钻头可以代替牙轮钻头在岩屑录井井段使用,并能达到提速提效的目的。      

PDC取心钻头井底流场的数值模拟研究

以一种现场常用的PDC取心钻头为原型，充分考虑排屑槽和切削齿对于井底流动的影响，建立了与实际相接近的PDC取心钻头井底流场的物理模型。运用k—ε两方程模型，采用线性六面体等参单元对取心钻头井底沈动空间进行划分，用有限元方法对井底流场进行了数值模拟研究。分析了排屑槽和切削齿对PTC取心钻头井底漫流的影响，为合理进行取心钻头的结构设计及水力设计提供了依据和校验方法。     

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。     

抗回旋PDC钻头的研制与应用

本文分析了ＰＤＣ钻头回旋失效机理，设计出抗回旋的φ２１５．９ＤＺ型ＰＤＣ钻头。文中介绍了设计原理、制造工艺及流程，通过新疆地区两口井应用，取得好的效果。     

南堡油田深部地层微心PDC钻头个性化设计与应用

南堡油田东三、沙河街深部地层压实程度高,岩性复杂,泥岩胶结致密、研磨性强,可钻性差,导致常规PDC钻头机械钻速低。在深入分析该地层岩石力学性质基础上,开展了微心PDC钻头的研制。该钻头中心区域不布置切削齿,即采用无心轴式特殊结构,平内锥、宽冠顶、加长外锥设计,将更多的能量分配给承担更多工作的切削结构,提升切削齿的有效比钻压,提高破岩效率。现场应用十余井次,平均机械钻速8.7 m/h,同比提高40%以上,单只钻头平均进尺470 m,同比提高一倍以上。研究成果为南堡油田深部地层及其他类似地层钻井提速提供了新的思路和方法。     

偏心PDC钻头的研制和应用

江汉油田下第三系潜江组盐层特别发育,从潜一段到潜四段存在着大段盐岩,油浸泥岩,泥岩组成的韵律层段,以前使用牙轮钻头及常规ＰＤＣ钻头钻井该类地层,频繁地发生缩径和卡钻事故。使用偏心ＰＤＣ钻头在流动性盐岩地层中钻进,因偏心ＰＤＣ钻头能钻出超尺寸井眼,没有发生卡钻头和下部钻具组合的事故,提高了钻井速度,降低了钻井技术。     

非平面齿PDC钻头研制与应用

长庆油田刘家沟组地层具有岩石致密、砂泥岩互换频繁、研磨性强、可钻性差、石英含量高的特点,常规PDC钻头在此类地层破岩效果不佳,钻头进尺和钻头寿命得不到有效保障。为此,公司自主设计并制造了一种新型PDC钻头——非平面齿PDC钻头,并开展了室内模拟实验和现场入井试验。通过现场应用表明,该新型钻头能突破均质性差和研磨性强地层PDC钻头的应用禁区,在机械钻速和钻头进尺方面,其使用性能能比肩国外优质钻头,具有较高的推广应用前景。     

水平井PDC钻头研制及应用探讨

在水平井钻井施工中常规PDC钻头使用经常遇到的难点是定向造斜段和水平段,定向造斜段PDC钻头在定向钻井施工过程中导向能力差,工具面不稳定,方位难以控制需要频繁调整工具面,无法正常钻进,大大延误了钻井时间;在水平井段钻头稳定性差,机械钻速低,寿命短,增加了起下钻时间。通过分析在水平井钻井施工中定向斜井段和水平井段使用的PDC钻头特点,介绍了水平井PDC钻头设计过程中对钻头轮廓、切削结构、水力结构、保径等特殊结构的设计方法,并且在长庆油田苏里格气田多口水平井进行了应用试验,试验结果表明钻头进尺和机械钻速较邻井钻头有很大幅度的提高,达到了预期目的,验证了水平井钻头设计方案的可行性。     

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。     

一种新型齿柱在密闭PDC取心钻头上的应用

目前，PDC钻头有二种形式，即胎体式和钢体式。其制造工艺既复杂又不方便，在钻头冠部钻孔和制造石墨模具都需要特殊的加工设备，加工费用高。PDC钻头的制造之所以复杂是为了更好地提高钻头冠部端面的强度和抗冲蚀性能。取心钻头是一种特殊的PDC钻头，对其使用性能的要求没有全面钻进的严格。为了节约取心钻头的制造成本，将可焊性好的普通合金钢齿柱替代WC齿柱，直接将齿柱用普通电弧焊的办法牢固到钻头钢体上。用这种工艺做了4只密闭PDC取心钻头，经对比试验，其使用性能达到了国内同行业的先进水平，但制造成本却大大降低了。这种新齿柱和新工艺的应用，能使布齿灵活，操作简便易行，无需特别的加工工具，所带来的经济效益是巨大的。     

旋转PDC钻头试验台的研制

PDC钻头流场分析实验通常局限于单喷嘴射流实验或者现场试验研究，文章介绍了旋转PDC钻头试验台的结构、流场可视化结构及相关设备，以及信号从旋转系统传送至静止系统的光电转换信号的原理及方法。该试验台能较好地完成旋转PDC等钻头井底可视化研究，以及钻头表面流场的测试验证等功能。     

混合型金刚石烧结体取心钻头的研制及应用

针对三角形金刚石烧结体取心钻头在中—中硬非均质地层钻进时切削齿易碎断的问题，采用以三角形金刚石烧结体和圆锥形金刚石烧结体表镶而成的混合切削结构取心钻头，可减少或避免上述弊端。在胜利、吉林、四川、新疆等油田的现场应用表明，该钻头有较大的适用范围。     

刮刀取心钻头

钻修厂钻头车间广大革命职工,在各级党组织的领导下,高举“鞍钢宪法”的光辉旗帜,走“工业学大庆”的道路,发扬大庆“三老、四严”的作风和有条件上,没有条件创造条件也要上的革命精神。一年来在各兄弟单位的大力协助下,刮刀取心钻头见到了一定的成效,进尺从原来的1—2米/只提高到目前平均19.36米/只;最高进尺达到77.35米/只。为年底普遍上50米/只,突破100米/只大关积累了一定的经验。     

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。     

行星式PDC钻头驱动器研制

定向钻井中,钻头与岩石问的相对运动产生的反扭矩使得工具面偏离设计轨道,严重影响中靶精度.针对这一问题,立项研究反扭矩平衡工具,从运动原理和力平衡原理角度分析反扭矩平衡的可行性及其平衡条件,实现扭矩平衡的方式,最后针对反扭矩平衡工具研制中的重点结构进行了分析,研制成功的行星式PDC钻头驱动器平衡了扭矩,有利于提高定向质量,施工安全,作业效率高,可进一步推广应用.