水力结构增强型PDC钻头应用分析

钻头水力设计在提高钻头钻进性能方面具有重要作用,特别是当钻进占全球75%的页岩软地层的时候尤为重要。为了进一步提高钻头的水力学性能,首先分析了固定切削齿钻头水力学的关键设计特征,然后使用数值和实验工具如CFD和带压钻进实验室(PDL)对最佳的喷嘴方向、位置等特征进行了改进。通过喷嘴方向和位置优化,钻头的机械钻速提高了17%;通过适当的刀翼高度设计,机械钻速进一步提高了17%;在上述研制基础上,通过在基线钻头上增加导流板结构,在低水利条件下,实现了提高机械钻速20%以上,取得了不错的现场应用效果,对于今后开展水力结构增强型PDC钻头的研制及应用具有重要的实际意义。