砾石层异型齿PDC钻头的设计及现场试验

塔里木盆地库车山前盐上砾石层发育,砾石含量高、粒径大、抗压强度高,地层可钻性差,钻速慢,井下复杂多。为此,文章针对山前盐上大段砾石层进行了地层砾石层特征和钻头失效模式分析,并在此基础上进行了PDC钻头的异型齿结构设计、优化布齿及冠部形状等设计,形成抗冲击、强攻击性的异型齿PDC钻头设计方案,从而提高了PDC钻头的抗冲击、抗涡动及破岩效率,有效扩大钻头在砾石层中的适用范围。钻头在山前高含砾地层进行了现场试验,取得了优异的应用效果,单只钻头平均进尺达到530 m,平均机械钻速达到4.28 m/h,同比邻井在该地层钻井效果最好的10只PDC钻头的单只钻头进尺提高了42%,平均机械钻速提高了52%,成功解决了塔里木盆地库车山前盐上砾石层钻井的低机械钻速及短进尺的问题。

新型斜控PDC钻头冠形设计与破岩机理研究

针对新型油气资源开采的复杂条件,为提高新形势下定向井造斜段井眼质量,提出一种新型斜控PDC钻头。首先根据刀翼线型轮廓设计准则,突破现有锥形心部曲线的局限,将传统锥形心部曲线变为圆弧过渡型曲线;综合考虑影响钻头造斜能力的关键因素,结合布齿参数与钻井实际工况,建立切削齿破岩过程的力学分析模型,然后在此基础上分析钻头造斜易控特性。研究结果表明:传统PDC钻头的锥形心部是制约钻头偏转的关键因素,钻头心部曲线变为圆弧轮廓后,其偏转易控特性得到较大提升。同时通过现场试验,将新型斜控PDC钻头与现有钻头的造斜段钻进性能进行对比,分析其定向钻进的破岩特性与造斜能力。研究结论对钻头破岩机理的研究及定向井技术的发展具有重要的参考价值。

斧形齿PDC钻头的研制及其在东海的应用

东海多口井所用PDC钻头在深部地层钻进过程中出现了机械钻速低、进尺少的情况,钻头起出后发现PDC钻头切削齿磨损严重。为此,在详细分析东海深部地层所用PDC钻头使用情况的基础上,对PDC钻头进行机械设计和水力设计。在机械设计优化时,根据设计三原则和力平衡原则,从钻头冠部轮廓、布齿设计两方面对钻头机械结构进行优化。在水力设计优化时,以ANSYS软件分析作为主要优化手段,对喷嘴和排屑槽进行优化设计。通过分析斧形齿的性能优势,以室内性能测试数据为依据,研制了斧形齿PDC钻头。东海X1井和Y8H井的应用情况表明,斧形齿PDC钻头机械钻速分别提高了15.11%和26.65%,钻头出井评价磨损轻微。因此,斧形齿PDC钻头可提高东海深部地层的钻进效率。

硬致密泥岩钻进的新型复合片钻头的研究与应用

介绍了一种新型齿形的复合片钻头,在硬致密泥岩中钻进,与常规复合片钻头相比,具有很高的钻进效率和高的钻头寿命,解决了泥岩钻进效率低的难题。

地浸砂岩型铀矿弹塑性致密泥岩钻头的研究与应用

针对北方地浸砂岩型铀矿超过400 m钻孔钻进中弹塑性致密泥岩钻进效率低的问题,研究试验了钻头,提高了钻进效率,总结了操作技术。用Φ104 mm中八角阶梯肋骨钻头钻进较软弹塑性致密的光滑的红褐色、浅绿色"打滑"泥岩;用Φ104 mm中八角阶梯肋骨钻头钻进较软弹塑性致密的灰色致密泥岩;用Φ104 mm交错式圆片状复合片钻头钻进脆性较大的黑灰色弹塑性致密泥岩;用Φ104 mm交错式圆片状复合片钻头钻进灰白色脆性较大的弹塑性致密泥岩;用Φ104 mm双环式齿形复合片钻头钻进弹塑性致密硬泥岩。