混合钻头在斜井段的应用.pdf

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1、混合钻头在斜井段的应用韩佩章侯博王凯011庆钻探工程公司长庆钻井总公司，陕西西安710018)摘要：近年来随着长庆油田水平井的大规模开发，PDC钻头在斜井段使用过程中，仍然存在了一些影响斜井段快速钻进的因素。本文通过对斜井段使用的混合钻头基本情况和试验数据的分析，明确了该类型的钻头能够在一定程度上解决在斜井段施工中出现的工具面不稳定、复合增斜率差、滑动效率低等问题。关键词：混合钻头；复合增斜率；斜井段；机械钻速；破碎环带混合式钻头是指整合了PDC刀翼和牙轮的特殊钻头，其理念最早出现于20世纪30年代，但在当时被人们认为是不合理的，但科技的进步为混合式钻头的诞生

2、奠定了基础。目前国际上最先进的混合钻头是贝克休斯公司的kymera系列钻头，国内的钻头厂家也已经开始对混合式钻头进行研发。此次所用的混合钻头是KPM1642ART型混合钻头。1混合钻头的基本参数及特征1．1混合钻头基本参数该钻头的型号KPMl642ART，钻头尺寸tp215．9ram。由两个牙轮和四个PDC刀翼组成(主切削齿尺寸‘_p16mm)，牙轮设计比PDC高2mm，共有6个水眼(16#。3个+14#'3个)，保径长度lOOmm，排泄槽面积7985mm2，推荐转速45-160Rpm，推荐钻压60-160KN。1．2混合钻头破岩机理该钻头采用混合切削机构。混

3、合钻头同时包含牙轮和刀翼，牙轮钻头bLPDC高2mm，在使用过程中，牙轮切削齿先接触地层，对岩石产生预破碎，形成不连续的齿坑，PDC切削齿通过切削，将牙轮切削齿形成的不连续的齿坑连通，从而形成完整的破碎环带。2混合钻头应用背景及目的2．1应用背景在长庆油田水平井开发过程中，PDC钻头在斜井段应用中通过不断的选型和改进，解决了PDC使用寿命短、进尺少、机械钻速差等一些问题，基本上满足了斜井段施工要求。但是随着钻井提速，PDC在斜井段使用过程中，仍然存在了一些影响斜井段快速钻进的因素，其中就包括滑动效率低、工具面不稳定、复合增斜率差、钻头容易泥包等一系列问题。为了

4、进一步提高机械钻速，减少施工周期，就必须解决以上出现的各项问题。2．2应用目的为了进一步验证此类型的钻头是否能够解决PDC钻头在斜井段施工中出现的工具面不稳定、复增斜率差、滑动效率低等问题。3混合钻头的使用情况3．1使用情况今年在苏里格区块施工的水平中，斜井段共计使用混合钻头4只。从区域上来说，使用混合钻头的4口水平井属于同一区域内，目的层和所钻遇地层一致，井眼方位一致，并且在使用过程中，钻具组合、钻井参数和泥浆性能基本一致。(右图为入井前照片)混合钻头使用统计表人起进尺纯钻机械钻速滑人起动使用井井出井出比口井复滑合复滑合复滑合井率深合动计合动计合动计斜％28

5、34371552133．6．7．8829．12850789726279．3147816．568283130355．1．4．0．2713．24953288135906577753875．380303537lO48102．6．0．7221．33545803012932．8290331．33731375l1566644IIO8．3．6．9．8522．46．Ol67O6．560l62871．945542135542459．6．14度／24．平均2．88379．59435lOOm425202l托，哲理2017@05月根据统计表所知，平均进尺559米，纯钻88小时，机械钻

6、速6．35米／d,时，滑动机械钻速3米／时，复合机械钻速9．94米／时，平均增斜率在14度／100米。滑动比率24．42％。3．2磨损情况该类型钻头使用的纯钻时间达到80小时后，各别牙轮旷动情况比较严重，其它牙轮都有不同程度的旷动情况。PDC复合片都有不同程度的磨损。整体来说在钻头使用到80小时时，要根据现场使用情况，复合过程中每米的钻时、扭矩的变化、以及入窗前的剩余进尺情况等，来判断是否需要及时起钻，还是在保证牛一文玄食的情况下继续乍t’进。(青图为矛轮H广动照片13．3使用效果(1)滑动情况：该钻头滑动工具面比较稳定，配1．5度单弯螺杆，正常情况下在井斜小

7、于10。时，滑动一根增斜2-2．50／根；井斜大干10。时，滑动一根增斜2．5-3．5。／根。，在井斜大于70度后，滑动7米，增斜2．5。左右。复合情况：去除各别井因为螺杆或是地层倾角原因造成的复合增斜率比较低的情况，该钻头一般情况下井斜小于30。时，复合增斜率0．5-0．8。／根；井斜30。-700时，复合增斜率0．6—1。／根；井斜70。后，复合增斜率0．8一1．5。／根。(2)在使用过程中发现该类型的钻头对钻压十分敏感，在10吨钻压时每米钻时3—5分钟，8吨钻压每米5-7分钟。(3)在滑动过程中发现，该类型钻头的反扭角和牙轮钻头反扭角变化规律有些像，都和

8、钻压有很直接的关系，一定的钻压和加压频