吃深控制定向PDC钻头的研制及现场应用

采用常规定向PDC钻头定向时,由于PDC复合片十分锋利易吃入地层,因此PDC钻头的吃入能力很强,一方面产生的反扭矩大,另一方面,会造成工具面波动,因此现场更倾向于使用牙轮钻头,但是牙轮钻头却存在机械钻速低、进尺少和易掉牙轮等缺点。本文设计的具有专利结构的吃深控制定向井钻头克服了上述定向PDC钻头的缺点,在现场取得了很好的使用效果。     

单牙轮钻头在定向侧钻井中的推广应用

一、前言 钻头是影响定向侧钻机械钻速的重要因素之一,现在侧钻井常用的小尺寸钻头主要有三牙轮钻头、PDC钻头和单牙轮钻头,其中,三牙轮钻头最明显的缺点是轴承尺寸小,它主要靠冲击、压碎和小距离刮挤方式破岩,钻头接触井底的牙齿数变化大,牙齿受力不均匀,轴承使用寿命短;PDC钻头由于受结构和工作原理的限制,不仅工作时扭矩较大,牙齿的冲洗和冷却困难,而且它对地层岩性的敏感性较强,不适合钻进砾石地层和软硬交错的地层,目前胜利油田定向侧钻使用最多的就是江汉钻头厂生产的单牙轮钻头,     

强研磨地层PDC钻头研制

胜利油田中下部地层含有砂砾岩层段研磨性强,以往在这些区块的此井段中,PDC钻头使用寿命短,只能使用牙轮钻头钻进。本文针对该区块的高研磨性地层岩性特点,优化PDC钻头切削结构设计,水力设计,优选高抗研磨性复合片。在胜利油田盐227区块砂砾岩层段进尺大幅度提高,缩短了钻井周期,取得了良好的经济和社会效益。     

川西地区钻井提速技术应用研究

<正>川西中江地区为山地构造,蓬莱镇组及上部地层极强的水敏性和较高的地层压力系数,增加了该区块的钻井施工难度。经过对该区块地层岩性分析,优选了适合川西的钻井液体系及在钻井工艺技术方面,优选了钻头型号,取得不错的效果,为川西地区的钻井提速奠定了良好基础。     

关于牙轮钻头几何学基本方程的讨论

著名专家马德坤教授,基于普通三牙轮钻头基本结构,采用复合圆柱坐标系统创立了牙轮钻头几何学基本方程。该方程适用于牙轮实体不过顶时的钻头结构,当有部分牙轮实体过顶时,该方程不再适用。本文在已有牙轮钻头几何学基本方程的基础上,考虑牙轮过顶时的情况,推导扩充了牙轮钻头几何学基本方程。扩充后的几何学方程适用范围更广,为各种结构的牙轮类钻头研究提供了理论支持。     

利567区块PDC钻头研发及应用

正利567区块是东营凹陷北缘一部份,该地区以极不均质的沙四段砂砾岩体著称。一直以来,PDC钻头在该地区该地层难以取得好成绩,大多数井靠牙轮钻头钻进。通过对地层情况进行研究,我们制定了PDC钻头的设计方案,研制出新型PK5252SZ-215.9钻头并进行了现场试验。试验结果表明,新的PDC钻头提高了钻头总进尺,以较快的机械钻速完美地完成了所钻井段。     

采用PDC钻头技术提高鄂北气田的钻井速度

2003年以来,中石化华北分公司在鄂尔多斯北部气田全面推广使用了胜利石油管理局钻井工艺研究院最新研发的具有专利创新结构的P274MF-215.9型、P266MF-215.9型和P156M-215.9型等φ215.9mmPDC钻头,大大提高了钻井速度。PDC钻头的平均单只进尺是牙轮钻头的3.51倍,平均纯钻时间是牙轮钻头的2.37倍,平均机械钻速是牙轮钻头的1.48倍。     

牙轮、PDC钻头配合在营6-平12井轨迹控制中的应用

PDC钻头在定向井成功应用,可以大大提高机械转速,但由于PDC钻头在结构与钻进参数上的特殊性,造成了定向井中井眼轨迹控制方面上的难度;牙轮钻头恰恰相反,虽然在轨迹控制上更容易,但是其机械钻速却不能与PDC钻头同日而语。营6-平12井根据牙轮、PDC钻头的不同特点在现场施工过程中灵活配合使用,加之技术保证措施正确,各方面配合密切,取得了较好的经济效益和社会效益。     

靖南区块上部地层PDC钻头研发

长庆油田靖南区块钻遇地层岩性复杂,上部地层使用钻头较多,导致钻井周期长,制约了该重点探区的提速提效。研发适合于该区块上部地层的高效PDC钻头,增加单只钻头进尺,减少起下钻趟数,有利于缩短钻井周期。通过对该区块上部地层岩性深入分析认识,应用现代PDC钻头设计理论,优化钻头冠部轮廓、切削齿布置和刀翼结构,并进行了水利结构优化和力平衡校正,个性化地研发了六刀翼、16 mm复合片的新型PDC钻头。新研发的PDC钻头进行现场应用后,相比邻井在延长-纸坊组上部地层节约了1趟钻,单只钻头进尺超过了邻井两只钻头进尺之和。现场应用结果表明,新研发的钻头实现了增加靖南区块上部地层PDC钻头单只进尺的目标,实现提速提效的目的。     

新型PDC钻头苏36区块上部地层应用

苏36区块是鄂尔多斯盆地重要探区,由于上部地层岩性复杂,常规PDC钻头在该区块存在着进尺少、钻速慢等问题,使得上部地层井段起下钻趟数较多,制约了该区块的提速提效。本文在深入认识该区块上部地层地层岩性的基础上,研究分析了上部地层钻头磨损特点,明确了地层对钻头的要求,从冠部轮廓、切削齿布置、刀翼结构、水力结构等方面出发,优选出的六刀翼、19 mm尺寸复合片切削齿的新型PDC钻头,在5口井进行了应用,钻头平均进尺较同区块同层位常规PDC钻头提高了15.93%,达到了苏36区块提速提效的目的。     

牙轮钻头接触齿受力模型分析

针对研究牙轮钻头破碎岩石过程中钻头结构复杂,影响牙齿运动的参数多等问题,建立了牙轮钻头接触齿的受力模型。模型分为牙齿与岩石垂向互作用模型和牙齿与岩石侧向互作用模型。在建立模型的基础上,仿真分析了岩石的破碎过程。表明井底和井壁的形成是钻头通过牙齿对井底岩石压入和刮削的联合作用形成的。     

油用三牙轮钻头数控铣齿设备机械切削性能的研究与改进

油用三牙轮钢齿钻头的牙轮铣齿加工工序,一直是钻头生产线上很关键的一道工序,至今该工序配备有两台设备,是80年代初期从美国进口的专用铣齿机床。自从08年以来,钻头市场不断发生变化,钢齿牙轮钻头需求量上升、小尺寸、个性化产品种类繁多,因此,铣齿工序出现瓶颈及铣齿设备的重要性也日渐凸显出来。     

牙轮钻头破岩的计算机仿真

牙轮钻头的破岩过程是通过牙齿直接完成的,清楚牙齿的破岩过程对研究牙轮钻头有重要意义。基于大型非线性动力分析有限元软件LS-DYNA,对牙轮钻头牙齿破岩过程进行计算机仿真。通过对不同齿形牙齿的破碎坑信息进行比较,合理的选择不同齿圈上牙齿的齿形,提高钻头的破岩效率。     

牙轮钻头破岩的计算机仿真

牙轮钻头的破岩过程是通过牙齿直接完成的,清楚牙齿的破岩过程对研究牙轮钻头有重要意义。基于大型非线性动力分析有限元软件LS-DYNA,对牙轮钻头牙齿破岩过程进行计算机仿真。通过对不同齿形牙齿的破碎坑信息进行比较,合理的选择不同齿圈上牙齿的齿形,提高钻头的破岩效率。     

轮古地区钻头优选技术研究

结合轮古的实际情况,从利用钻头使用资料方面入手开展了钻头选型的研究与应用工作。通过对轮古地区多口井在不同地层使用的钻头型号的数据进行统计分析,根据各项指标的高低进行对比,以最优钻速和进尺为目标对钻头进行一个详细的评价,结合轮古油田地层岩石力学特性参数计算结果,优选出适合轮古地区的钻头。     

川东北地区钻头选型与推荐研究

在叙述目前钻头选型、使用现状和钻井钻探难度的基础上,介绍了基于对地层产状与岩性等特征进行的分析研究,所获取的对钻头选型与提高钻井速度影响的认知和钻头选型概念化轮廓设计;分析了川东北地区地层的钻进特性及其钻头选型的方向,给出了基于应用室内试验研究成果所提出的等概钻头选型推荐方案,对现场施工中的钻头选型具有一定的指导意义。     

对三牙轮钻头现代设计方法的研究

简述了三牙轮钻机的基本构成,介绍了几种三牙轮钻头的现代设计方法,对计算机辅助设计(CAD)、优化设计、计算机仿真设计、模块化设计、有限元设计进行了总结和概述,对三牙轮钻机的性能和质量的提高有着比较重大的意义.     

针对大北区块地层构造的钻头优选

钻头选型是钻井设计中非常重要的环节,钻头优选主要有两种方法：根据岩石力学性质,优选与其相匹配的钻头;统计分析已钻井的钻头记录数据,分地层对钻头使用情况进行评价,从评价结果中优选适合该地层的钻头。从第二种方法入手,结合大北区块地区复杂性地层的实钻情况,分地层进行钻头选型,为提高大北区块深井机械钻速提供了参考。     

钻头分析及选型

本文就在煤田地质钻探过程中常用的金刚石钻头、牙轮钻头、PDC钻头的工作原理,组成结构,破岩机理,选用原则等做一些简单的介绍。     

大港油田个性化PDC钻头破岩技术试验

在石油钻探中,特殊岩性——砾岩,一直是PDC钻头(Polycrystalline Diamond Compact bit)的破岩禁区,各种优秀厂家PDC均无法在砾岩破岩中实现突破。近年个性化切削齿、破岩齿的出现,打破了瓶颈,试砾岩破岩得到可能。在大港油区进行钻井施工过程中,馆陶底砾岩层属于上述岩性,之前技术为采取PDC钻头至砾岩层上部,再起钻更换为牙轮钻头穿砾岩,最后再下入1只PDC钻头钻至中完,使得钻井周期拉长,成本投入大幅增大。随着个性化齿的出现,个性化钻头相继而出,钻头厂家也根据地层岩性特点,有针对性的设计个性化PDC,实现了砾岩破岩和一趟钻技术,大大节约钻井周期和降低了钻井折本。