元坝地区千佛崖和自流井组孕镶金刚石钻头研究及应用.pdf

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1、第8期．49．．元坝地区千佛崖和自流井组孕镶金刚石钻头研究及应用关舒伟(胜利钻井工艺研究院金刚石钻头研发中心，山东东营257017)[摘要]元坝地区地层研磨性强，可钻性差，在钻井方面存在一些技术难点。本文针对千佛崖和自流井组牙轮钻头机械钻速慢，PDC钻头不适应的状况，对该段地层进行分析，研制了相适应的孕镶金刚石钻头，并提出配合高速螺杆的钻井方式。现场应用表明，研制的孕镶钻头适宜该地区使用，机械钻速快，进尺高，对该区块的提速提效具有重要意义。[关键词]元坝地区；孕镶金刚石钻头；研究；应用川I东北元坝区块是中国石化“十二五”天然灰岩。马鞍山段：岩性以灰色泥岩为主，夹棕色气大发展的重

2、点区块，近年来按照“海陆兼顾”泥岩，黑灰色泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、灰的立体勘探思路，在海相勘探的同时加快了陆相质泥岩、细砂岩。东岳庙段：岩性以灰色泥岩勘探进程，元坝区块主要钻遇中生界和上古生界为主，夹灰色粉砂岩、细砂岩、黑灰色泥岩，地层。自上至下依次为蓬莱镇组、遂宁组、沙溪底部为灰白色细砂岩。珍珠冲段：按岩性可分上庙组、千佛崖组、自流井组、须家河组、雷口坡下两段，上部以灰色泥岩、灰白色细砂岩夹粉砂组、嘉陵江组、飞仙关组、长兴组、龙潭组。其质泥岩为主，下部为灰色灰质细砂岩、含砾岩屑厚度和埋藏深度变化较大⋯。千佛崖至自流井组砂岩、岩屑砂岩、灰白色石英砾岩夹少量灰色泥PDC钻头不适

3、应，目前主要采用牙轮钻头钻进，岩，以灰白色砾岩与下覆上三叠统须家河组灰、但牙轮钻头受到轴承的限制，工作时间短，单只黑灰色泥岩、页岩之间呈平行不整合接触。钻头进尺少，频繁起下钻，延长了钻井周期，加2孕镶金刚石钻头磨损特点大了钻井成本和劳动强度。孕镶钻头具有金刚石孕镶金刚石钻头由于金刚石含量高，可钻进含量多，工作时间长，井下安全的特点。随着金硬研磨性地层的特点，近些年在一些深井硬研磨刚石技术的不断发展，金刚石性能越来越好，应性地层中应用越来越广泛[2】，然而在使用中也存在用范围越来越广，开发适宜该地层的孕镶金刚石许多问题。首先，在硬度高，弱研磨性地层中孕钻头对于节约钻井成本，缩短钻

4、井周期具有重要镶钻头不出刃，出现打滑无进尺现象；由于结构意义。限制，钻头心部往往无法布置太多金刚石材料，l千佛崖和自流井组地层岩性分析所以有些孕镶金刚石钻头在使用后出现心部磨出中侏罗统干佛崖组；上、下段以棕色、灰很深的凹坑、掏心现象；在一些硬度高、研磨性色泥岩与粉砂质泥岩、浅灰一灰绿色岩屑长石砂强的地层岩石，很快将钻头胎体磨掉使大部分金岩互层；中段深灰、黑灰一黑色页岩与砂岩不等刚石裸露在外，仅一小部分包裹在胎体内，在这厚互层；底部以砂岩或泥岩和自流井组大安寨段种情况下若受到冲击该金刚石会脱落，金刚石未灰、黑灰色泥、页岩或褐灰色介屑灰岩、灰岩整得到充分利用；另外由于孕镶金刚石钻头

5、常用在合接触。下侏罗统自流井组：中上部以湖相沉积高研磨性地层，若保径未设计好则可能造成钻头为主，下部过渡为扇三角洲沉积；分四个岩性缩径。段，大安寨段：岩性为灰色、深灰色泥岩为主，作者简介：关舒伟(1981-)，男，满族，黑龙江依兰人，2008夹灰色粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，中部年毕业于西南石油大学材料学专业，硕士，工程师。现从事金刚石及上部夹灰色介壳灰岩、泥灰岩，黑灰色含碳质钻头研究工作。第8期关舒伟元坝地区千佛崖和自流井组孕镶金刚石钻头研究及应用51一第一趟钻起出钻头保径完好，没有堵水眼现(3)研制的孕镶金刚石钻头进尺提高594．7％，象，心部1颗复合片崩断，4颗复合片

6、磨损8mm左机械钻速提高66．7％，相当于6只以上牙轮钻头，右，1颗轻微磨损，1颗完好，刀翼磨损8mm左节省6趟起下钻，缩短钻井周期l8天以上。右，剩余高度24mln左右，金刚石出刃良好。第二趟钻起出钻头心部磨损剩余5mm，外侧剩余8．10ITIITI，新度20％。◆参考文献该井在千佛崖段的前两只牙轮钻头共进尺[1]周延军，陈明，于承朋．元坝区块提高钻井速度技术方案120．5m，用时183h，平均进尺60．25m，平均机械探析[J]．探矿工程(岩土钻掘工程)，2010，37(5)：1-4．钻速0．66m／h。DIA256S一215．9孕镶金刚石钻头较[2】彭烨，王明华，关舒伟等

7、．钻头孕镶体夹层对钻速的影响试验[J]．石油钻探技术，2012，(2)：113．116．牙轮钻头进尺提高594．7％，机械钻速提高66．7％，[3]陈庭根，管志川，刘希圣．钻井工程理论与技术[M】．东相当于6只以上牙轮钻头，节省6趟起下钻，缩短营：石油大学出版社，2000．钻井周期18天以上。该孕镶金刚石钻头的成功应[4]李树盛．PDC钻头工作原理及现代设计方法研究[D】．南充：话南石油学院，1994：37_42．用，将为川东北及其他区域硬地层钻井的提速提[5]彭烨，王福修．钻头冠部剖面形状