二次冲压成型钢齿牙轮钻头在复杂地层中的应用

段六拨油田Ф215．9mm井段需要钻穿明化镇组、馆陶组、东营组、沙河街组及孔店组地层，其中馆陶组地层因富含研磨性很强的砾石，对PDC钻头和普通钢齿牙轮钻头的破坏性很大，只能应用镶齿牙轮钻头钻进。该油田通常采取用1～2只普通钢齿牙轮钻头钻穿明化镇地层，然后用1只镶齿牙轮钻头钻穿馆陶组地层的措施，导致应用钻头数量较多、起下钻时间及钻井周期较长。为此，该油田在Nan203 Dir井试验应用了Ф215．9mm TuffCutter^TM新型钢齿钻头TC11，成功地实现了用一只牙轮钻头钻穿明化镇组及馆陶组地层，达到了减少钻头使用数量、缩短起下钻时间及钻井周期、降低钻井成本的目标。     

适用于长庆油田陇东地区的PDC钻头研发与应用

针对长庆油田陇东地区地层的岩性特征,在优化PDC钻头冠部剖面设计、布齿方法、切削角度和水力结构等的基础上,成功研制了PS263MF-222．3型钻头,在董63—61井和桐29—26井进行了试验应用并获得成功,打破了“长庆油田陇东地区不适宜用PDC钻头钻井”的旧观念。目前,该地区共推广应用该型钻头20余只,平均机械钻速27．85m／h,与牙轮钻头相比提高了77．86％,每钻进1000m可节约钻井时间27.95h,加快了长庆油田的勘探开发速度,具有较高的经济效益和社会效益。该钻头在陇东地区现场应用表明,螺杆配合PDC钻头的机械钻速比转盘配合PDC钻头的机械钻速低,这是由于地层较硬、门限钻压较高、对转速不敏感所致,因而P5263MF-222．3型钻头更适合于采用“低转速、高钻压”钻井参数模式钻进。     

性能优越的GeoDiamond MA-89钻头

性能优越的GeoDiamondMA-89钻头委内瑞拉Ceuta油田部分地层含砂量高（6．25％－74．36％）,通常要用两只普通PDC钻头才能钻完约700m井段。而用Smith公司开发的新一代PDC钻头──Geo－DiamondMA-89钻头,只需1只钻头便能完成相同并段钻井。GeoDiamondMA-89钻头有6个刮刀、6个喷嘴,有19mm和＃16nun两种切削齿,每种切削齿都可单独地全部覆盖井底。这种独特的切削结构可提高钻头的机械钻速、稳定性和耐用性。另外,切削伍上金刚石层的厚度是常规化质切削齿的两倍。采用先进的设计方法和制造工艺,在不损害切削齿的冲击强度或耐内压…     

针对江汉油田拖市地区的PDC钻头设计

江汉油田拖市地区深部地层具有压力高、地层硬、研磨性强、机械钻速低的特点.文中介绍了针对新沟嘴组和荆沙组设计的PDC钻头.采用力平衡原理,综合考虑了钻压、转速、钻具组合对切削齿受力的影响,建立了切削齿受力模型,根据该模型可优化切削齿的分布与冠部形状,结合适当的水力设计,最终设计的钻头在汉江油田应用中取得较好效果,尤其在高钻井液密度条件下,明显提高了机械钻速.     

绥中36-1油田调整井开窗侧钻高造斜率钻具研制及应用

绥中36-1油田地层疏松、造斜困难,常规螺杆钻具弯点距较大,钻头偏移量大,钻具组合通过套管和窗口较困难,难以完成高造斜率套管开窗侧钻作业。通过低弯点距设计、本体扶正器采用三瓣不等宽扶正带设计且低边瓣采用加宽处理,以及中低转速、高输出扭矩、等壁厚定子设计,研制了高造斜率螺杆钻具,基于电磁波的近钻头测斜信号跨传原理研制了近钻头测斜工具。所研制的高造斜率螺杆钻具和近钻头测斜工具在JJSY-4试验井取得良好测试效果,并在绥中36-1油田调整井AXX井取得成功应用,可对解决老油田低效井的开发难题提供参考。     

适用于特定地层的PDC钻头个性化设计

破碎性地层的井下掉块常常导致常规设计的PDC钻头出现卡钻现象,严重的甚至会造成钻头掉齿、断刀翼等井下事故,严重影响了PDC钻头的推广使用。为此,对Φ215.9 mm六刀翼PDC钻头进行了全面改进设计：冠部形状为“直线-圆弧-直线”,相邻刀翼之间夹角约为60°;主切削齿直径为16 mm且按照“中密度”方式布置;将刀翼尾部的保径块整体上移一定距离,且4个保径块围绕钻头轴线成90°。之后采用PDC钻头数字化钻进仿真系统和CFD软件对设计方案进行了力平衡和井底流场优化分析：优化布齿参数的钻头横向力约为钻压的3.9%;高的流速分布在1号、5号刀翼工作面鼻部位置及2号、3号、4号、6号刀翼背面,有利于岩屑及时清除出PDC齿表面。改进后的新型Φ215.9 mmPDC钻头在吐哈油田破碎性地层中应用总进尺1 339 m,与邻井同井段相比,节约了5次起下钻工作量和作业时间,钻头出井后,仅两颗齿损坏,其余PDC齿磨损均衡,冠部冲蚀情况与钻头的井底流场分析的结果完全吻合,说明PDC钻头的个性化设计能够为此类地层钻井提速提供切实可行的技术思路。     

PDC钻头旋转齿技术在南海东部西江区块深部地层应用

南海东部西江区块深层古近系地层因地层可钻性较差、机械钻速(ROP)偏低、单只钻头进尺短,造成钻井周期长、作业成本高、井眼浸泡时间长、钻具遇阻和卡钻等复杂情况。为提高深部地层钻井作业效率,此文分析了西江区块地层特点以及常规PDC钻头在深部地层作业的缺陷,针对性地提出PDC钻头旋转齿钻头技术,该项技术很好地解决了机械钻速低和单只钻头进尺短的难题,在西江区块探井中应用,取得了显著的效果。井段平均ROP较邻井同井段提高31.46%,一趟钻完成进尺为1 421.0 m的作业井段,行程钻速为8.91 m/hr,整体行程钻速相比邻井平均水平提高89.57%,有效提高了古近系地层钻井效率,在该区块具有良好的推广价值。     

红河油田水平井钻井提速难点与技术对策

为解决红河油田水平井机械钻速低、钻井周期长的技术难题,开展了“四个一趟钻”钻井提速技术研究。为确保一开直井段、二开直井段、二开斜井段和三开水平段都能一趟钻完成,达到钻井提速的目的,制定了一系列技术措施:针对红河油田地层研磨性强、稳定性差的特点,根据该油田的地层可钻性级值,选出了适合不同井段的PDC钻头,采用能保证井壁稳定且对储层伤害程度低的钾铵基钻井液;根据该油田的实钻经验及现有技术水平,对井身结构、井身剖面进行了优化;针对二开直井段和定向井段机械钻速的情况,二开采用“PDC钻头+螺杆+MWD”的复合钻井技术。9口井的现场应用表明,一开直井段、二开直井段、二开斜井段和三开水平段都能一趟钻完成,起下钻次数明显减少,机械钻速提高59.74%,平均钻井周期缩短42.31%。这表明,“四个一趟钻”钻井提速技术能实现红河油田钻井提速的目标。      

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。      

堡古1井高温复杂地层PDC钻头的研究与应用

堡古1井为冀东油田第一口重点风险探井,位于河北省唐山市东南海域南堡油田4号岛上,设计井深5 396 m,为一口三段制四开定向井,设计井斜15 °,三开井段(φ)215.9mm钻头钻进井段3 550～4 918 m,地层为沙河街灰质泥岩、砾岩、玄武岩和砂泥岩互层段,岩性变化频繁,地层研磨性强,可钻性差,无邻井参考资料.为了提高该井段高温复杂地层条件下的钻井速度,经过对PDC钻头损坏机理研究,采用等切削和等磨损原则设计钻头,充分考虑高温复杂地层对复合片的冲击和研磨作用,及钻头工作的稳定性,分别从钻头冠部形状、切削齿尺寸、倾角、布齿密度、工作稳定性以及选齿等方面进行优化设计.通过在现场的实际使用,获得了良好的效果,对今后此类地层的钻头设计和选型具有较强的指导意义.     

新型PDC钻头在南堡油田的应用

针对冀东南堡油田的地层特点,对PDC钻头的冠部、布齿密度和方法、水力结构、稳定性等进行设计,研制出新型PDC钻头——PK5363S-311钻头。在冀东南堡油田将该钻头的钻探效果与同尺寸同井段所有钻头的钻探效果做比较分析。结果表明,PK5363S-311钻头的总进尺最高,是其它同井段钻头进尺的1.58倍;且该钻头的机械钻速较高,寿命达到设计要求,具有较高的推广应用价值。     

��������ƒ222.2 mmPDC��ͷ�IJ�����ƺ��ֳ�Ӧ��

章在调研长庆油田地层岩性和现场实验的基础上，对长庆区块钻井用φ22．2mmPDC钻头进行布齿设计，其中包括钻头冠部结构、出刃高度、布齿密度、径向和周向切削齿布置等，并采用Matlab等数学软件对径向布齿数据进行分析和切削齿有效齿宽切削面积图形显现。φ222.2mmPDC钻头在长庆油田进行实验，达到预期的钻井技术指标。与邻井牙轮钻头相比较，φ222．2mmFMPDC钻头的钻井优势和经济效益显。     

JZZY-1型井下钻柱减振增压装置结构优化及现场试验

现场试验结果表明,利用钻柱的纵向振动可以实现井下钻井液增压以达到超高压射流辅助破岩的目的。井下钻柱减振增压装置能够大幅度提高钻井速度。为进一步提升井下钻柱减振增压装置的工作性能,对其结构进行了优化,并研制了井下钻柱减振增压装置用超高压钻头流道系统。优化后的装置整体结构大大简化,每个零部件的加工、安装、拆卸和维修都比较容易;研制的超高压钻头流道系统无需生产专用钻头,与普通钻头组装后便可配合井下钻柱减振增压装置使用。在胜利油田临盘地区的2口井现场试验评价表明,改进后的井下钻柱减振增压装置配合超高压钻头流道系统结构可靠,工作稳定,工作寿命能够满足现场应用的要求。     

大牛地气田山1段水平井PDC钻头研究与应用

大牛地气田山西组山1段水平井机械钻速低、钻井周期长,单只钻头寿命短、进尺少,不能满足优快钻井需要。为此,研制了新型双排切削齿P5235MJ型PDC钻头。以储层地质特征为基础,山1段岩心微钻头试验结果为依据,结合现场钻头使用情况,对钻头的冠部轮廓、布齿和水力结构进行优化。现场应用结果表明,该类型钻头对山1段地层适应性较强,与其他型号钻头相比,平均进尺提高44.91%,平均机械钻速提高34.52%。     

液力扭转冲击器配合液力加压器的钻井提速技术研究与现场试验

在应用PDC钻头钻进硬地层时易出现钻具粘滑振动、跳钻、钻具突然回转等问题,导致钻头崩齿、钻具扭转变形,从而影响钻井效率和钻头、钻具的使用寿命。为此,研制了液力扭转冲击器和液力加压器并组合应用,形成了液力扭转冲击器配合液力加压器的钻井提速技术。室内性能试验结果表明,液力扭转冲击器能够产生高频冲击扭矩,且随着排量的增加,冲击扭矩、冲击频率和节流压力均会增加;液力加压器可以降低钻头的剧烈振动,从而达到提高钻速、保护钻头的目的。该技术在3口井进行了现场试验,与邻井相比,机械钻速分别提高了50%,33%和68%,且单只钻头进尺显著增加。研究表明,液力扭转冲击器配合液力加压器的钻井提速技术,可以大幅度提高机械钻速,并解决定向钻井中存在的托压问题,为实现油气藏高效开发提供了一种新技术。      

高研磨性硬地层钻井提速技术

川东北陆相自流井组和须家河组地层岩性致密、研磨性强,机械钻速低、钻头消耗量大,是制约该区域钻井提速的关键层段。为实现提速,各种新型井下工具得到了试验应用,但效果参差不齐。通过计算分层段岩石可钻性,推荐自流井组至须家河组采用孕镶金刚石钻头提高破岩效率;为降低硬地层和软硬交互层段钻头失效导致的钻速低问题,开展了三开井段典型钻具组合扭转和纵向振动理论分析,提出东岳庙段以浅地层采用扭力冲击器配合PDC钻头降低黏滑,珍珠冲段含砾岩层段需使用减震工具或改变钻具组合降低纵振,砂泥岩互层段需推广使用双向减震器或水力加压器降低纵振;采用高速螺杆+孕镶金刚石钻头的复合钻进,提高自流井组至须家河组大井眼定向速度。5口井现场实施后,机械钻速成倍增加、钻头新度提高30%,须家河组?311.2 mm井眼定向速度提高1.32倍。     

S28-248型偏心BDC钻头的研制与应用

为了提高中原油田沙3中至沙4段四开小井眼的钻井速度,有效地解决易卡钻、钻速低、成本高以及小间隙井眼固井质量差等问题,中原油田与川石·克里斯坦森金刚石钻头有限公司合作,研制开发了用于深部小井眼钻井的149.2mm的S28-248型偏心BDC钻头。详细介绍了该钻头的设计特点及现场应用情况。     

五级双行程水力加压器设计与力学分析

水力加压器通过节流作用将泥浆动力转化为轴向推力,可以减少因钻柱耦合振动及钻头与岩石互作用引起的钻压波动,从而给钻头施加较为恒定的钻压,延长钻头寿命,减少钻具疲劳失效,提高钻井效率。为了给中深井提供足够大的钻压及提高入井后的钻压调节能力,设计了适用于φ215.9 mm井眼的φ172 mm规格的五级双行程水力加压器。水力加压器工作时,通过主活塞杆和主缸体的花键副传递钻压和扭矩。花键副的载荷环境较为恶劣,应用有限元软件完成了压扭载荷作用下主活塞杆和主缸体的接触应力分析,得出主活塞杆和主缸体的静安全系数4,其结构安全性可以满足使用要求。     

适用于砾石夹层钻进的PDC钻头

PDC钻头在砾石夹层中钻进时钻头不平稳、PDC复合片崩裂、磨损消耗快、机械钻速低,针对这些问题,采取了两方面的措施:一是创造条件使PDC钻头工作平稳,即减少或分散PDC钻头所承受的冲击载荷;二是减少钻头上PDC复合片在工作中的崩裂与磨损。具体的设计方案是:通过优化设计PDC钻头结构,主要采取外抛内锥带辅助切削齿的形式结构;研制与选取PDC复合片,主要采用双向多条直槽非平面结合方式,提高了复合片质量,使其热稳定性为750℃,耐磨性为2.9×105,抗冲击性大于600 J。按此方案设计与生产了3只钻头,分别在3口中井试用,直接钻穿砾石夹层馆陶组地层井段,相比之下,研制的新型PDC钻头,钻井效率提高26%,较大幅度地提高了钻井速度,突破了砾石夹层钻进不能使用PDC钻头的禁区,具有推广价值。