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1、基于室内破岩机理试验研究的PDC钻头选择与使用方法探讨画凰：DOC/Mj>soflL-d文件人小：.更多搜索：基于室内机理试验研究PDC钻头选择使川方法探讨基于室内破岩机理试验研究的PDC钻头选择与使用方法探讨李祖奎耿应春唐洪林（中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营,257017）【摘要】PDC钻头的合理选择与使用事关发挥其具备的技术优势.在简要介绍国内研发的PDC钻头测定方法与分级标准的棊础上，详细叙述了室内实验的简况,数据处理分析过程及其获取的定性定量结论;从利于实际应用出发，提出了依据钻头切削齿有效吃入岩石
2、，地层岩性与切削齿相融,钻进技术参数互补的PUC钻头选择与使用原则与基木方法.【关键词】PDC钻头可钻性测定方法微试验机理研究选择和使用原则与方法1问题的提出[1]PDC钻头是人造聚晶金刚石复合片切削齿钻头的简称，这种在钻压和扭矩作用下，以人造聚晶金刚石复合片吃入地层且充分利用其极破，耐.磨，口锐等特点，剪切和犁削地层，破碎岩石的钻头，是美国石油钻井工程技术领域，在20世纪70年代末取得的一项重大技术成就.我国于20世纪80年代中期开始研制并将这种适合于钻进软至中硬地层的钻头应用于现场•由于这种钻头具有在低钻压时获得较高机械钻
3、速和进尺，无活动部件，能够承受高转速等特点,与井下动力钻具配合使用时能够取得较高经济技术效益的性能和优点，故倍受现场钻井工作者的青睐.众所周知,基于以针对抵抗破碎能力远小于岩石抗压强度-岩石抗剪强度为工作门标设计的PDC钻头，主要以切削，剪切和挤斥等不同方式破碎地层的不同岩石.故对于破度小的塑性岩石，在钻压的作用下,这种钻头的刀翼或齿极易吃入地层，与此同时刀翼刃前的岩石，在扭转力的作用下不断产生塑性流动而实现切削破碎，而对于换度较大的塑脆性岩石，在钻压和扭转力的同时作用下，这种钻头的刀翼或齿沿设计的切削角切入岩石，使其产生体积
4、破碎而实现剪切或挤压破碎.由上述破岩机理分析可知,PDC钻头不同破岩方式的实现，除取决于人为特定条件——钻头的冠部轮廓形状，切削结构——切削齿材质及其布齿方式，方法与布齿密度等儿何和物理因索设计外,更受控于可变选择条件——与所钻地层及英岩性的适用性.为进一步提高PDC钻头的技术性能和适应范围，国内外钻井工程界在大力推广丿应用PUC钻头的过程中，除对其儿何结构，水力结构，切削结构，制造工艺等投入大量资金进行•深入研发与技术创新外,均十分重视和关注对PDC钻头钻进技术特性的室内实验研究T作，以期通过室内实验研究获取合理选择和使用P
5、DC钻头的定性定量结论，供现场施丁•人员参考，发挥英更大的技术优势.2PDC钻头岩石可钻性的试验研究简述[2]PDC：钻头与牙轮钻头破岩机理各不相同，因此以牙轮钻头可钻性代表PDC：钻头可钻性的观点，并以具作为界定PDC钻头适应地层的方法，显然是不合理和不可取的.为此国内石油钻井T程技术领域的科研T作者,开展了PDC钻头可钻性的测定方法及其破岩机理等相关研究的试验研究工作.2.1PDC钻头测定方法研究与分级标准建立简介20枇纪80年代初期,原国家石油部组织石油大学（华东），石油勘探开发科学研究院，胜利石油管理局钻井丁艺研究院与
6、国内十四个大油FT1合作，在学习和借鉴国外先进经验的基础上，经过四年的科研攻关建立了适合我国国情的模拟牙轮钻头破岩机理的牙轮钻头岩石可钻性测定方法与分级标准.20世纪80年代末，为配合PDC钻头研制及使用技术在国内的开展，原石油天然气总公司石油勘探开发科学研究院，在进行人量文献调研与分析研究后，参照模拟牙轮钻头破岩机理的牙轮钻头岩石可钻性测定方法，在研制出机电一体化程度较高的KZX-1型多功能岩石可钻性测定仪的基础上，通过大量实验建立了模拟PDC钻头破岩机理的PDC钻头岩石可钻性测定方法与分级标准.2.1.1PDC钻头可钻性测
7、定方法选取地层岩样或岩石地面露头岩样并制备成试样，将试样置于形如图1所示的KZX-1型多功能岩石可钻性测定仪中，用形如图2所示的直径为4）31.75mm的微型PDC钻头,在钻压500N,转速55r/min的标准技术条件下，垂直于岩样横断面进行钻规定深度4mm的钻孔试验，其屮预钻深度为1mm,记录后钻进3mm的时间，収钻三孔以上测定数据的均值作为木块岩样的岩石可钻性代表值.图1KZX-1型多功能岩石可钻性测定仪图2微型PDC钻头2.1.2试验数据的处理与岩石条件可钻性级值计算按下述方法进行•试验数据的处理与岩石条件可钻性级值计算
8、，式中:——样木数据均值,s;ti——单孔微钻时,s;i——单个实验数据;n——实验数据总个数;S——样木数据标准差，s.(D根据大数定理用下式计算样木数据的代表值：(2)选用均方差作为样木数据的标准误差，用下式计算样木数据的标准差：(3)根据三倍均方差原理，运用肖维特舍弃法
