微心PDC钻头心部结构优化的实验研究

在油气勘探中,需要在地层中进行岩石取样同时保证钻头的破岩效率和机械钻速,因此需要对微心PDC钻头心部结构进行优化。通过在不同尺寸的3种不同岩性(砂岩、灰岩和花岗岩)的岩心柱上完成静压、折断、冲击3种破坏形式的破岩实验,设计及制造一只直径为152.4 mm的可变参数的微心PDC钻头,并在不同尺寸的砂岩岩心柱上完成室内台架实验。实验结果表明:折断的破岩效率最高,静压其次、冲击最小;与全覆盖的钻头相比,微心PDC钻头机械钻速提高49%~112%;微心PDC钻头岩柱的高度对钻头的机械钻速影响较小,而岩柱的直径对机械钻速影响较大;微心PDC钻头在3种岩样中均能实现体积破碎,产生大岩屑,能提高破岩效率和机械钻速,并得到3种破岩方式下的最优岩心柱尺寸。