研磨性地层高效破岩钻头优选技术-本科论文开题报告

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1、复合钻井下部钻具动力学特性研究本科毕业设计（论文）开题报告题目：研磨性地层高效破岩钻头优选技术学生姓名李志强学号1201011034教学院系石油与天然气工程学院专业年级石油工程2012级指导教师石晓兵职称教授单位西南石油大学7复合钻井下部钻具动力学特性研究一、研究目的和意义地层岩石力学性质是优选钻头类型的重要依据。岩石研磨性是反映岩石力学性质的重要指标。岩石可钻性与岩性和岩石强度密切相关，岩石研磨性与其内摩擦角密切相关。测井资料能够较好地反映地层的岩性、岩石强度和内摩擦角，而且具有来源广、易获取的优点。利

2、用测井资料，并结合岩屑录井资料，可以识别岩性，定量评价所钻地层的岩石可钻性和研磨性，为钻头选型提供依据。因此，针对一个地区如何选择好钻头是一项十分复杂的工作。合理地选择好钻头对于提高钻速、降低成本有着十分重要的意义。二、国内外研究现状2.1国内：（1）近年来随冀东油田的油区面积的逐步扩大，勘探开发程度不断深入，尤其在南堡油区的勘探开发，该区块已探明的储层深度将近6000m，因此就出现了为数众多的深井、大位移井、大斜度及水平井。随着埋深的增加，生产井已由中浅层逐步转向至中深层和深层，在上覆地层压力的作用下，

3、地层压实程度逐渐增强，可钻性差，抗压强度高，研磨性强，对钻头的选择尤为重要，钻井提速提效工作也面临严重的挑战。所以在钻头选择上，地层的研磨性引起了很大程度的重视。在南堡油田高研磨性地层钻进作业，对钻头的选择是一项非常关键的决策。尤其是在未探明地层研磨性情况的区域，更应该充分考虑到地层的研磨性，将地层研磨性列为钻头参考的重要一项，并在钻进中做好实施跟踪和监测，才能更好的应对高研磨性地层，顺利施工。（2）研磨性级别在4级以内的软和较软岩层，可选用聚晶金刚石钻头；软的、中硬和完整均质较硬岩层，可选用天然金刚石表

4、镶钻头；软硬不均、节理发育和裂隙岩层，宜选用孕镶钻头。随着地层的压实作用与埋藏深度，岩石的可钻性差，研磨性越强，硬度越高，金刚石粒度应越小，最好用孕镶钻头。岩石硬度越低，研磨性越弱，则钻头的金刚石颗粒应越大，如选用天然金刚石钻头，聚晶金刚石钻头。按金刚石镶焊浓度来说，岩石硬度越高或研磨越弱，则钻头金刚石浓度应越低；反之，岩石硬度越低或研磨性越强，则钻头金刚石浓度应越高。这样才能保证钻头收到岩层的研磨时，能够有效保护切削齿和刀翼布齿处。（3）低渗气藏典型高研磨性地层具有埋藏深、岩石致密、砂泥岩互换频繁、研磨

5、性强、可钻性差、石英含量高的特点，常规PDC7复合钻井下部钻具动力学特性研究钻头在此类地层破岩效果不佳，钻头进尺和钻头寿命得不到有效保障。为此，从钻头齿形设计、布齿结构、复合片加工、钻头制造、检测等一系列关键技术出发，设计并制造了一种新型PDC钻头———异形加长齿PDC钻头，并开展了室内模拟实验和现场入井试验。通过现场应用表明，该新型钻头能突破高研磨、强非均质性地层PDC钻头的应用禁区，在行程进尺和机械钻速方面，与国外优质钻头性能相当，实现了针对高研磨性地层PDC钻头的国产化研发，具有较高的推广应用前景。

6、（4）：针对元坝气田陆相深部自流井组和须家河组地层岩性致密、硬度高、研磨性强，牙轮钻头进尺少、寿命短，以及综合效益低的问题，通过分析地层的可钻性、钻头的破岩原理，结合现场实钻情况优选高效钻头，并根据钻头与钻井工具的合理匹配原则优选合适的动力钻具，进行了“进口孕镶金刚石钻头＋高速涡轮”复合钻井技术、“国产孕镶金刚石钻头＋高效特殊螺杆”复合钻井技术和牙轮－ＰＤＣ混合式钻头钻井技术现场试验。以钻头每单位进尺消耗的比能作为选择钻头的依据，并应用盈亏平衡理论对３种钻井技术进行了经济评价。现场试验结果表明：高压致密强

7、研磨性地层首选“国产孕镶金刚石钻头＋高效特殊螺杆”钻井技术；砾石含量高的珍珠冲组地层推荐采用“进口孕镶金刚石钻头＋高速涡轮”复合钻井技术；砂泥岩互层较多的高压致密地层推荐采用牙轮－ＰＤＣ混合式钻头钻井技术。经济评价结果表明，元坝气田应用“国产孕镶金刚石钻头＋高效特殊螺杆”钻井技术的经济效益最高，其次是牙轮－ＰＤＣ混合式钻头钻井技术，“进口孕镶金刚石钻头＋高速涡轮”复合钻井技术最差。2.2国外现状值得指出的是，目前美国水平井钻井工作量已经超过直井钻井量。随着页岩气的大规模开发，美国水平井钻井数快速增长，２０

8、１２年增至１７７２１口，占当年美国钻井总数的３６．７％。预计２０１３年美国水平井钻井数将接近２０　０００口。当前美国新钻的水平井大部分用于开发页岩气、致密油、致密气等非常规资源。２０１１年仅Ｂａｒｎｅｔｔ页岩气产区就钻水平井近１０　０００口。有些公司和部分地区新钻的页岩气井几乎全是水平井。同样随着页岩气的大规模开发，美国水平井钻井进尺数快速增长，２０１２年增至６　９８０×１０４　ｍ，占当年美国钻井总进尺的６０％。美国用于钻水平