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1、2006年第8期探矿工程(岩土钻掘工程)57用于砾石夹层钻进的新型PDC钻头的研制与使用李天明,李大佛,陈洪俊,雷艳,刘红旗(中国地质大学长江钻头有限公司,湖北武汉430074)摘要:无压浸渍工艺生产的PDC石油钻头钻遇砾石夹层不适应。根据砾石夹层砾石坚硬、软硬互层、非均质、研磨性强的特点,研究了新型PDC钻头,在钻头结构上主要采取外抛内锥带辅助切削齿的结构形式,在复合片上主要采用非平面结合方式,即采用双向多条直槽非平面结合。按此方案设计与生产了3只钻头,分别在3口井试用,直接钻穿砾石夹层馆陶组地层井段,钻井效
2、率提高26%,突破了砾石夹层钻进不能使用PDC钻头的禁区。关键词:砾石夹层;PDC钻头;辅助切削齿;非平面结合方式+中图分类号:TE921.1文献标识码:A文章编号:1672-7428(2006)08-0057-04DevelopmentandApplicationofaNewTypeofPDCBitDrillinginCobbleInterbed/LITianming,LIDafo,CHENHongjun,LEIYan,LIUHongqi(ChangjiangBitCompany,ChinaUniversityofGe
3、osciences,WuhanHubei430074,China)Abstract:PDCdrillbitmanufacturedbyinfiltrationprocesswithvibrationdoesnotworkeffectivelyincobbleinterbed,anewtypeofPDCbitwasdevelopedbecauseofthecharacteristicsofhighhardness,interbed,inhomogeneityandhighabrasiveness.Thestructureofbitcrow
4、nisofoutsideparabolainsideconefeatureswithauxiliarycuttingedges;andPDCisofnonplane,thatis,multigroovebindinghasbeenadopted.Accordingtothenewdesign,3bitswereproducedandtobetriedin3wellsseparately.Itshowsdrillingefficiencyincreasedby26%,andthenewtypeofPDCbithasadvantage
5、sindrillingcobbleformation.Keywords:cobbleinterbed;PDCbit;auxiliarycuttingelement;nonplanebinding无压浸渍工艺生产的PDC石油钻头在我国已复合片钻头的切削刃应以负前角的安装位置切经广泛应用,并且获得了很好的经济指标,但钻遇砾削岩石。这不仅提高了复合片的工作刚度,延长了石夹层却不适应,操作规程规定要提钻换牙轮钻头复合片使用寿命,而且还将为提高切削速度起主要钻穿砾石夹层后才能再用PDC钻头钻进,这样既费作用。因为这将有利于岩屑不致沿切削齿的
6、刃面生时费力,还要加大成本,可以说是PDC钻头钻进和长过高,从而避免或大为减少岩屑被挤压在钻头体推广中的一个拦路虎。与地层之间。如果岩屑被挤压在钻头体与地层之砾石夹层的特点是砾石坚硬、软硬互层、非均间,不仅会增加岩屑的排除困难,抵消钻进压力,而质、研磨性强,因此PDC钻头在该地层工作环境恶且会延长岩屑在复合片前刃面的滞留时间,提高复劣,钻进时钻头不平稳、跳动、PDC复合片崩裂、磨合片的工作温度以及岩屑沿其流动的阻力和摩擦系损消耗快、机械钻速低、寿命短,这是被实践证明了数,严重者特别是塑性较大的岩石有可能发生粘结,的普遍规律。为了攻克这
7、个难关,我们采取了2条即所谓泥包或糊结。措施:一是创造条件尽量使PDC钻头工作平稳,亦考虑砾石夹层地层钻进时机械钻速较低,为提即减少或分散PDC钻头所承受的冲击载荷,这就涉高钻进速度,降低复合片负前角,我们设计的复合片及到如何设计PDC钻头的结构形式。另外就是减主切削齿的负前角或后倾角为13!~18!。少钻头上PDC复合片在工作中的崩裂与磨损,也就1.2复合片的旁通角是如何研制与选取PDC复合片。由于复合片钻头在孔底接触面积小,比压高,加之复合片耐磨,且能自锐,刃口锋利,因而时效高,岩1复合片的安装屑(或岩粉)多,及时清除孔底岩屑就
8、显得十分重1.1复合片的负前角要。特别是在一些胶粘性地层,由于其岩屑有很强收稿日期:2006-07-04基金项目:中石化中原石油勘探局科研项目(编号:审技2005-0008)作者简介:李天明(196
