硬地层定向 PDC 钻头个性化设计与应用-论文.pdf

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1、2O14年6月第3期金刚石与磨料磨具工程June2014第34卷总第201期Diamond&AbrasivesEngineeringNo．3Vo1．34Serial201硬地层定向PDC钻头个性化设计与应用徐建飞，赵晓波(中国石油大学(华东)机电总厂，山东东营257061)摘要为了扩大PDC钻头在坚硬地层钻进方面的使用范围，通过对钻头冠部轮廓形状、切削结构、切削齿工作角度、钻头水力结构、稳定特性影响因素等方面的研究和优化设计，针对长岭凹陷青山口组及拳头组地层，个性化设计了311BTS115E6型定向PDC钻头。试验表明：新型号钻头在硬地层定向段机械钻速高，平均机速达到3．2m／h，

2、与临井相同井段钻头相比，钻速提高了200。且该钻头滑动过程中造斜率高、工具面稳定，具有极高的推广价值。关键词硬地层；PDC钻头；定向性能；个性化设计中图分类号TG74文献标志码A文章编号1006—852X(2014)03—0057—05DoI码10．13394／j．cnki．jgszz．2014．3．0013．DesignandapplicationofdirectionalPDCbitinhardformationXUJian—fei，ZHA0Xiao—b0(GeneralPlantoJElectromechanics，ChinaUniversityofPetroleum(Chi

3、naEast)，Dongying257061，China)AbstractPolycrystallinediamondcompact(PDC)bitshavebeenusedtodrillthehomogeneousformationfromsofttomedium-hard．Butinhardandabrasiveformation，therearesomeproblemssuchaslowspeedandshortlife．InordertoexpandthescopeinhardformationforPIN；bit，thedesignparameters，suchasthe

4、bit’Sprofile，cuttingstructure，workingangle，hydraulicstructureandfactorsaffectingstabilitycharacteristics，werestudiedandoptimallydesigned．Accordingtothestudy，thenewdirectionalPDCbit(Model311BTS115E6)wasindividuallydesignedforQingshankouandQuantouformationinChanglingsag．Thefieldapplicationshowed

5、thatthenewbitreachedapenetrationrateofaverage3．2m／hindirectionalsection，whichwas200higherthanadjacentwells．Italsohadsomeotheradvantagessuchashighbuild—uprate，stabletoolsurface．Keywordshardformation；polycrystallinediamondcompactbit；directionalability；individualizeddesignPDC钻头自20世纪8O年代使用以来，由于其独特

6、性和稳定性。的破岩方式和金刚石等超硬材料的不断发展，在软到中大量的钻井实践证明，通过对PDC钻头的结构进硬地层中机械钻速高、工作寿命长，已成为油气钻井的行合理设计，可以提高钻头破岩效率和使用寿命。针对主力钻头。PDC钻头以剪切破岩为主，主要用来钻软到东北长岭断陷乾安区块设计研制了适合硬地层的定向中硬的均质砂泥岩地层，在较硬、研磨性较强的地层中PDC钻头。新钻头提高了钻井速度，缩短了钻井周期，钻速低、寿命短口]。随着油气勘探开发持续发展，国内降低了钻井成本，取得了良好的技术经济效益。外研究人员始终关注如何提高PDC钻头在硬地层的适1地质条件及钻头设计要求应能力。在深井和复杂地质条件下

7、，PDC钻头不只面对岩石1．1地质条件强度高、硬度大、可钻性差、研磨性强的挑战，同时为了长岭凹陷位于松辽盆地南部中央凹陷区，是松辽盆节省钻井成本，扩大勘探成果，定向井和水平井在深部地南部面积最大的富油凹陷，勘探面积近7000平方公地层越来越普遍。这就要求PDC钻头具有良好的导向里，石油储量近5亿吨。乾安区块位于长岭凹陷构造西58金刚石与磨料磨具工程总第201期翼，该地区火成岩储层属低渗、特低渗油气藏。水平井置的切削齿数量就少，每个齿受力大、切削量大，从而钻平均完钻井深