弧角形PDC钻头在煤层顶板高位定向钻孔中的应用

结合定向钻进原理,分析了3种常用PDC定向钻头的结构特点及适用性,并针对地层特性,通过钻头剖面形状设计、刀翼结构设计、切削齿排布等方面的优化,设计了弧角形PDC定向钻头,并进行了现场试验,试验结果表明:弧角形PDC钻头寿命为普通钻头2倍以上,钻进效率提高1倍,钻头能够满足顶板孔定向钻进的要求。     

大直径定向长钻孔用PDC钻头设计与应用

针对煤矿井下中硬地层钻进中采用的常规单齿式PDC定向钻头和常规型扩孔钻头钻进寿命短,效率低,以及常规扩孔钻头在扩孔钻进中难以沿原孔轨迹钻进的缺陷,结合大直径定向长钻孔对三种钻头的需求,研制了两种新型PDC钻头,其中新型PDC定向钻头采用刮刀型平底结构并优化布齿,增加了切削齿数量,扩孔钻头采用圆弧形剖面,并沿切削剖面布齿,增大了切削自由面。针对两种钻头进行了现场应用,现场应用证明,新型PDC定向钻头受控性好,钻进稳定,在中硬地层钻进效率和寿命显著提高,是普通单齿式钻头的2倍,新型扩孔钻头能够沿先导孔轨迹扩孔钻进,钻头寿命是普通扩孔钻头的3倍以上。     

弹塑性致密泥岩用新型尖齿PDC钻头的研制与应用

分析了常规复合片钻头钻遇弹塑性致密泥岩钻进效率低的主要原因,并在此基础上研制了适用于该种地层的新型尖齿PDC钻头。通过对PDC切削齿几何结构的改进、切削结构和水力结构的优化设计而研制的新型钻头,在现场试验中取得了良好的钻进效果。平均寿命高达300 m,平均钻进时效3~4 m,解决了弹塑性致密泥岩钻进效率低的难题,为类似地层的钻探施工提供了一种高效实用的新产品。     

四翼弧角形PDC钻头在煤矿穿层钻孔中的应用

穿层钻孔是煤矿邻近层瓦斯预抽和采空区瓦斯治理的常用手段。针对在软硬互层及硬地层穿层钻孔施工中现用三翼内凹钻头存在寿命短、钻进效率低的问题,研制了四翼弧角形PDC钻头。采用内锥线与抛物线结合的流线形布齿方式,增加了切削齿密度,实现了多轨道分层错峰碎岩;优化钻头切削倾角与侧转角,增大了切削自由面。对2种钻头进行了现场对比试验,结果表明,在穿层孔钻进中四翼弧角形钻头钻进稳定,寿命提高3.74倍,钻进效率提高33%,各切削齿均匀同步磨损,钻头失效形式优于三翼内凹钻头。     

赵固一矿区域煤层底板灰岩层多分支水平注浆井优快钻井技术

以赵固一矿区域内多个煤层底板灰岩层的多分支水平注浆井实钻为研究对象,进行了井身结构优化,降低环空压力损耗及钻具托压值,复合钻进速度提高约15%～25%,定向钻进速度提高约20%～40%;进行了钻具组合优选,采用双扶稳斜钻具组合降低了复合钻进过程井斜与方位漂移量,使得平均日进尺率提高了41.67%;优选出含有减振托齿和复合保径及抗磨的5刀翼双排齿PDC钻头,复合钻进平均速度提高约50%,定向钻进平均速度提高约56.52%;基于传统水基低固相钻井液,改变钻井液配方优化钻井液性能,使得滑动钻进速提高至原钻速的12倍。     

煤矿井下硬岩定向钻进PDC钻头选型及试验分析

为了提高煤矿井下硬岩定向钻进的效率,在分析硬岩定向钻进PDC钻头的结构要求的基础上,选择了3种不同类型的PDC钻头进行煤矿井下硬岩定向钻进试验。试验结果表明,平底型PDC钻头不适用于定向钻进硬岩,而三翼抛物线型钻头和四翼平角型钻头在定向钻进硬岩时,表现出长寿命、高效率等特点,适合于定向钻进硬岩地层,大大提高了煤矿井下定向钻进硬岩地层的效率。     

PDC复合层厚度对金刚石钻头性能影响的现场试验分析

在PDC钻头切削齿磨损机理研究基础上，进行了现场试验。结果表明，PDC切削齿复合层厚度对金刚石钻头的寿命及机械钻速有较大影响，因而切削齿复合层厚度的选择在金刚石钻头优化设计中是非常重要的。     

锥形聚晶金刚石复合片和可旋转切削齿技术简介

PDC钻头有着较高的钻进效率,一直受到客户们的青睐,但它受所钻地层、孔深和温度等因素的制约,使得钻头切削齿寿命较低。最近几年,国内外专家针对如何提高切削齿性能开展了诸多研究,并取得了不少成绩。主要介绍了美国史密斯钻头的2项最新PDC切削齿技术——锥形聚晶金刚石复合片和ONXY 360旋转切削齿。实钻试验表明,采用这2种新型切削齿技术的PDC钻头,钻进效率和寿命都有了明显提高。     

PDC钻头切削齿布齿设计的新思路

切削齿布齿设计是PDC钻头设计的关键。为提高PDC钻头的钻进效率,综合考虑PDC钻头切削齿的设计特点和切削先后顺序等因素,并且通过对PDC钻头单切削齿实验结果进行分析,提出了以冠部轮廓法线为基准的切削齿布齿设计方法。     

石灰岩地层PDC钻头仿生PDC齿工作角优化试验研究

在仿生耦合理论的指导下,根据贝壳的表面非光滑的结构特性设计研制一种仿生PDC齿。设计PDC钻头时,主要考虑切削齿的后倾角与侧转角,二者对钻头碎岩效率有重要影响。通过理论分析仿生PDC齿在钻头的最优安装角度,并通过钻进试验来优选仿生PDC齿在钻进石灰岩的最优安装角度。试验结果表明:在相同的转速、钻压的条件下,切削齿后倾角为20°、侧转角为0°时,钻头钻速最快。此试验结果可以为石灰岩地层用PDC钻头的设计提供参考依据。     

青西地区优快钻井技术研究与应用

针对青西地区存在的地层岩性不均、可钻性差、井漏、井塌、井斜难以控制等钻井技术难点，在大量的室内实验分析与研究的基础上，通过井身结构优化设计技术、地层岩石可钻性剖面的建立与钻头优化选型技术、PDC钻头个性化设计与使用技术、钻井液类型优选及其井壁稳定性技术的成功试验应用，钻井速度大幅度提高，钻井周期明显缩短，实现了青西地区优快钻井的目标。     

改进型PDC钻头切削齿室内破岩试验研究

表面带碳化钨保护层的新型聚晶金刚石复合片既可保持复合片的自锐特性及耐磨性，又可以避免切削齿的崩裂、掉块现象。试验结果表明，在硬地层中，新型ＰＤＣ切削齿在钻速、切削齿强度和寿命方面与常规ＰＤＣ齿相比具有更好的工作性能。     

尖齿状金刚石复合片钻头在油页岩矿区的钻进实验

松辽盆地青山口组和嫩江组含油页岩系,夹有数十层白云岩透镜体或条带。在对该油页岩系进行钻探时,由于经常遇到硬度较大的白云岩层,使用普通的硬质合金钻头不仅进尺极其缓慢,而且钻头损坏严重,寿命短。为解决此钻探难题,研制开发具有高耐磨性和穿透能力强的钻头势在必行。为此,研发了尖齿状金刚石复合片钻头,并进行了现场钻进实验。结果表明,这种钻头在含白云岩层的油页岩地层钻进时,不仅钻进速度高,而且具有高耐磨性、寿命长,其综合技术经济指标远远优于常规硬质合金钻头。     

在复杂地层钻进物探震源孔系列钻头的研制与应用

在密山一带打物探震源孔 ,钻遇地层为胶泥、沙土、风化岩、青石板及河流石等。为此研制了一系列新式钻头 ,包括 98mm二翼刮刀钻头、 98mm三牙轮钻头、 98mm刮刀式PDC钻头及 1 1 8mm砾石流沙炮眼防卡钻头 ,前 2种钻头现场共应用 930口井 ,创造了极好的经济效益和社会效益。     

在复杂地层钻进物探震源孔系列钻头的研制与应用

中华人民共和国国务院总理朱钅容基 2 0 0 0年 1月 3 0日发布国务院第 2 79号令。宣布《建设工程质量管理条例》即日施行。该条例是为了加强对建设工程质量的管理 ,保证建设工程质量 ,保护人民生命和财产安全 ,根据《中华人民共和国建筑法》而制定的。凡在中国境内从事建设工程的新建、扩建、改建等有关活动及实施对建设工程质量监督管理的 ,必须遵守本条例。该条例分总则 ,建设单位的质量责任和义务 ,勘察、设计单位的质量责任和义务 ,施工单位的质量责任和义务 ,工程监理单位的质量责任和义务 ,建设工程质量保修 ,监督管理 ,罚则 ,附则等 …     

复合PDC钻头在桩西地区定向井中的应用

PDC钻头在胜利油田桩西地区的成功应用，大大地提高了该地区的机械钻速。但由于PDC钻头在结构与钻进参数上的特殊性，造成了其在定向井中井眼轨迹控制方面的难度。本文总结了PDC钻头在桩西地区定向井中应用所表现出的部分规律，提出了在该地区采用PDC钻头的改进技术，并介绍了典型的成功实例。     

深孔PDC扩孔钻头研究及计算机辅助设计

介绍了深孔PDC扩孔钻头设计方法,参考了全面钻进PDC钻头设计理论,进行了冠部轮廓设计及等切削布齿理论研究,借助CAD/CAM/CAE一体化三维软件Pro/ENGINEER完成PDC扩孔钻头三维建模,参数化设计提高了PDC布齿的准确性,PDC扩孔钻头可应用到各种扩孔施工,应用前景十分广阔。     

TorkBuster扭力冲击器+PDC钻头应用分析

TorkBuster扭力冲击器是一种纯机械动力工具,应用表明,TorkBuster扭力冲击器配合PDC钻头一起使用提高机械钻速效果显著。新疆油田引进扭力冲击器配合PDC钻头在环玛湖探区使用,现场应用发现该工具在部分井区应用尚未达到预期提速效果,机械钻速较低。分析TorkBuster扭力冲击器在环玛湖探区实际应用情况发现TorkBuster扭力冲击器+PDC钻头钻速受钻头泥包问题、钻头崩齿问题、钻井液体系问题等因素影响较大。通过有针对性的改进钻井措施,有效地提高了TorkBuster扭力冲击器+PDC钻头钻速。现场应用的9口井中,平均机械钻速提高到7.05 m/h,较改进措施前提高156.65%,平均每口井钻井周期节约9.68 d,达到了预期提速的要求。