单牙轮钻头的应用前景

单牙轮钻头的应用前景喻开安，杨世良，邓嵘（西南石油学院）现代钻井工艺对钻头的要求为加速我国油气资源的开发，特别是深部、海洋和复杂油气藏的勘探和开发，需要采用新的钻井工艺和钻井工具。除了应提高钻头性能和可靠性、延长钻头工作寿命外，新的勘探任务和钻井技术...     

提高牙轮钻头轴承径向密封性能的途径

针对常用密封轴承钻头环形径向密封的现状及失效原因，进一步指出牙轮钻头失效是密封先期失效所致，提出影响钻头密封性能及可靠性的主要因素是密封材料与密封圈两侧介质压力差相关的密封面之间接接触应力，以及密封系统的制造和装配精度，今后研究和有杉流体动压密封是个方向。     

稠油热采井口光杆密封装置的研究与应用

在现场调研的基础上，对克拉玛依六－九区稠油开采中井口普遍出现的跑油问题进行分析，设计制造出不同类型的井口密封装置，开发出了一种新型密封材料。现场试验研究表明，根据不同工况选择不同的装置及密封材料，密封效果较好，投入产出比达1：6．73。     

泥浆、岩屑对牙轮钻头密封系统的危害

从牙轮钻头的结构和使用方面，结合实例剖析了钻井过程中泥浆、岩屑对牙轮钻头密封系统的危害，指出嵌入牙掌C点面和密封面的泥浆、岩屑会磨损、刮伤密封圈，失水后的干泥浆会造成牙轮卡死。钻井和钻头设计中对泥浆、岩屑危害密封系统的现象应该引起足够的重视。     

空气锤及空气钻头在普光气田的应用

普光气田已钻井实践表明，常规钻井液钻井技术机械钻速低，钻井周期长，钻井复杂及事故多，无法满足普光气田开发要求。如何优质、安全、快速钻井成为普光气田勘探开发进程中必须要解决的重大技术难题。为此，对空气锤和空气钻头发展历史进行了简单回顾，介绍了空气锤及空气钻头的结构、使用优点和应用注意事项，重点阐述了空气锤和空气钻头在普光气田的应用效果和出现的问题。实践证明，空气冲击旋转钻井技术是解决普光气田陆相地层钻井难题的有效途径，是加快普光气田开发进程的重要技术，为解决高陡构造防斜打快提供了新思路。     

钻井工程设计优化与应用

为适应油田勘探开发要求，按照钻井工程设计优化原则，在借鉴国内外一些成功经验的基础上，提出了应用不同钻井条件的套管、钻头尺寸组合优化设计方案，并根据油气井类型、地层特点和储层性质，开展了钻井液优化设计和固井完井优化设计研究，同时将部分钻井新技术应用于油田勘探开发，取得了良好的应用效果。     

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。     

"黄金"系列PDC钻头在青海油田的首次应用

进入９０年代后，钻井行业面临严重的挑战，甲方单位对钻井公司的要求更高，成本控制非常严格，要求各钻井公司以较低的钻井成本、较短的建井周期，达到开发目的。钻井施工单位为降低成本，缩短建井周期，竭尽全力想尽办法，然而效果不甚明显，可挖掘的潜力不是很大。最直接有效的方法就是利用高效、高机械钻速的钻头达到目的。钻头的发展经历了刮刀钻头、牙轮钻头、ＰＤＣ钻头的几个代表性阶段，钻头的每一次进步都为钻井工业的进步带来了很大的发展。９０年代后期，美国休斯·克里斯坦森公司开发出了“黄金”系列ＰＤＣ钻头，推动了ＰＤＣ…     

伊朗雅达油田PDC钻头开发

针对伊朗雅达油田存在的上井困难、产品更新速度慢、产品针对性不强及井身结构不稳定等问题,在油田地层特点分析、邻井钻头分析和钻井工艺调研的基础上,开发了上部泥岩层段高速PDC钻头、下部致密灰岩层段高攻击性PDC钻头及Savark水平井钻头,并对开发的钻头进行了优化和应用。现场应用结果表明,在不同层段应用PDC钻头能大幅提高机械钻速和进尺,提高钻井效率,节约钻井成本,形成了碳酸盐岩地层新的钻头设计方法。     

塔河油田7号区块深井优快钻井技术

在详细分析了塔河油田7号区块地层特点及钻井技术碓点的基础上，给出了适合该地区深井钻井的优快钻井技术，包括针对不同地层合理选用PDC钻头和牙轮钻头，井眼稳定技术和井眼畅通技术等。多口井的钻井实践表明，深井钻井速度大幅提高，钻井成本不断降低，时塔河油田增储上产、提高勘探开发速度起到了积极作用。     

PDC钻头切削齿改善了PDC钻头在硬地层中的钻井性能

改进ＰＤＣ钻头切削齿技术大大有助于工业部门将ＰＤＣ钻头作为有效的钻井工具,为了满足不同的钻井需要,要求对切销齿进行特殊的设计。大量的研究和开发工作有助于分析金刚石片／碳化钨交界面。     

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针对复杂地层的钻井工艺提出了一种有效的新方法，即反循环气体钻井技术，开发了反循环钻头新产品，该产品能有效地提高钻头破岩效率和流场排屑能力。用现代先进的CAD实体设计软件Pro/E把常规Φ311.1 mm钻头巧妙地改造为反循环钻头，在设计中最重要的参数是反循环钻头挡板(skirts)形状、结构尺寸以及反循环钻头中心孔眼流道形状和其结构尺寸参数，这些参数直接影响井底流场分布及其流体的排屑能力。在研究中把这些参数做为重点进行结构优化设计。用计算流体动力学软件PHOENICS将CAD模型转换为CFD模型，对所设计的反循环钻头进行井底流场的计算机仿真模拟研究，优化出反循环钻头结构参数和流体入口参数，最终优化结果用Pro/E参数化软件开发出了反循环钻头结构参数，并在成都总机厂试制了2只反循环钻头新产品。本研究成果对于复杂地层油气井开采具有重大的意义和应用价值，同时可在国内复杂地层钻井技术中推广应用。     

三翼PDC钻头在小井眼钻井中的应用

小井眼钻井技术在油田钻井开发过程中得到了越来越广泛的应用,但水力能力低、钻头选型受到限制等因素,严重制约了小井眼钻井速度的提高。在小井眼PDC钻头技术的基础上,针对小井眼钻井的难点,对比分析多翼PDC钻头的结构特点,优化钻头结构,研制出了三翼PDC钻头,在现场进行了应用。应用表明,Φ152.4 mm井眼中机械钻速提高了1倍以上,Φ165.1 mm井眼中机械钻速提高了20%以上;定向井(水平井)中在定向造斜、轨迹控制方面满足了施工和设计要求,取得了较好的应用效果。     

黄桥区块地层可钻性评价及钻头选型研究

黄桥区块是华东局在下扬子地区重点勘探开发区块。区块中、古生界地层可钻性差,平均机械钻速2.95~3.37 m/h。为了提高钻井速度,开展了黄桥区块地层可钻性评价及钻头选型研究。应用钻速方程反求法,结合实际钻井数据进行统计分析和计算,建立了黄桥区块地层可钻性级值剖面;根据地层的可钻性级值分布范围及岩性特点,开展了钻头选型研究,在已钻井钻头使用情况统计分析的基础上,推荐了有利于提高黄桥区块机械钻速的钻头型号。     

新型静密封材料及其应用

最新研究开发的新型静密封材料主要有：填充玻璃纤维、碳纤维、青铜粉、石墨、二硫化钼及聚合物填充剂的改性聚四氟乙烯；膨胀聚四氟乙烯；用劳纶纤维、玻璃纤维、碳纤维、矿渣棉和芳砜纶纤维代替石棉的非石棉纤维复合密封材料；钛缠绕式垫片和镍铜合金缠绕式垫片。今后密封材料研究开发重点和发展趋势是：进一步研究开发非石棉密封复合材料，适合特殊场合使用的密封材料和结构以及纳米材料在静密封领域的应用。     

不同钻井方式下的江钻钻头选型方法

不同钻井方式对钻头的要求不同。文中以水平井，定向井钻井，井下动力钻具，小井眼钻井，气体钻井，硬地层钻井一系列钻井方式为例，根据钻头结构性质，选择了与之匹配的钻头，并提出了优选钻头的建议。     

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     

复合钻井条件下三牙轮钻头的运动仿真

运用计算机仿真技术来描述三牙轮钻头在复合钻井条件下的运动规律和工作状况，从而减少与复合钻井相关的三牙轮钻头的研发设计工作量，节约成本。在复合钻井条件下三牙轮钻头运动学分析基础上建立其数学模型及仿真模型，并采用FORTRAN语言设计和编写仿真程序。选取不同的复合钻井的钻进参数来进行仿真实验，并对数据进行了分析。结果表明，该仿真程序能较好地模仿钻头的运动情况，也为进一步深入研究复合钻井条件下三牙轮钻头的工作状况奠定了基础。     

地热钻井用的牙轮钻头密封

地热钻井用的钻头寿命短和成本高的一个重要因素是缺乏适用于高温的密封。为有助于高温密封的研究建立了模拟地热牙轮钻头钻井时密封环境的实验装置。虽然已试验的合成橡胶还没有一种可适用于200℃以上温度的压缩密封,但广泛的试验已确定了它们准确的温度极限,并发现了一些可用于较高温度下的异型密封结构。     

国外钻头新技术综述

本文以美国十大天然气和石油钻头制造厂商为主线，对这些厂商当前所开发的钻头制造新技术及其推出的各类新产品进行了简要的描述，产品及技术范围涉及牙轮钻头、金刚石钻头、随钻扩眼钻具、双中心钻头、以及相关钻头零部件等，这些新技术和新产品可满足当前各种钻井方式的不同需求，并都已在世界范围内各种钻井环境下得到了验证，使钻井效率得到大幅度提高。