PDC烧结胎体钻头

PDC钻头在砾石夹层中钻进时钻头不平稳、PDC复合片崩裂、磨损消耗快、机械钻速低,针对这些问题,采取了两方面的措施:一是创造条件使PDC钻头工作平稳,即减少或分散PDC钻头所承受的冲击载荷;二是减少钻头上PDC复合片在工作中的崩裂与磨损。具体的设计方案是:通过优化设计PDC钻头结构,主要采取外抛内锥带辅助切削齿的形式结构;研制与选取PDC复合片,主要采用双向多条直槽非平面结合方式,提高了复合片质量,使其热稳定性为750℃,耐磨性为2.9×105,抗冲击性大于600 J。按此方案设计与生产了3只钻头,分别在3口中井试用,直接钻穿砾石夹层馆陶组地层井段,相比之下,研制的新型PDC钻头,钻井效率提高26%,较大幅度地提高了钻井速度,突破了砾石夹层钻进不能使用PDC钻头的禁区,具有推广价值。

PDC钻头

川西孝泉、新场、洛带构造气藏储层主要聚集在蓬莱镇组、沙溪庙组及千佛岩组。储集空间特征表现为裂缝及孔隙双重介质、在储集体内微裂缝或孔隙可将砂、泥岩沟通,数个砂体形成一个压力系统。气藏各压力系统压力较高。尤以千佛岩组、沙溪庙组为甚(压力梯度大于0.019MPa/m)。当前开发的主要气层(蓬莱镇组、沙溪庙组)埋深分别约在500～1200m及2000～2600m。地层的岩性主要为细粒砂岩、粉砂岩、长石岩屑砂岩及粉砂质泥岩互层,地层级别3～4级,层段明确,压力系统情况清楚。数年来大批钻井施工应用了喷射钻井,近平衡钻井、优质洗井液等钻井工艺技术,钻井效率有所提高,但受设备陈旧,井浆密度高(1.95～2.05g/cm3)等可观因素制约,牙轮钻头工作条件真正意义上的优化难以实现,使钻井速度和经济效益长期徘徊。而根据岩石抗剪强度低于抗压强度的破碎机理设计的PDC钻头,以剪切破岩方式和对井浆密度敏感性相对较弱的特点更适合川西地质钻井条件,通过试验应用可望取得钻进提速佳绩。

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2　PDC钻头钻进技术指标统计

PDC钻头技术指标见表1。3　钻头经济分析

(1)各型PDC钻头及地区使用较好的牙轮钻头技术指标比

型号

R系列:536

545R系列:536SLR3

尺寸

(mm)216190.5190.5216216

进尺

(m)3353.102256.53320.85151.29220.62

纯钻时

(h:min)802:00369:3038:097398:20

钻速

(m/h)4.186.118.382.072.24

牙轮H517H437

　　(2)钻井周期。中、浅井使用PDC钻头与牙轮钻头钻井周期比较见表3。PDC钻头与牙轮钻头使用成本比较见表4。

　　(3)钻头成本。由表4可知R系列PDC钻头成本最低,若以中深、浅井分别使用2200m,800m计算,每口井可分别节约钻头费用3万～12万元;1.5万～4万元。显而易见,若根据表3、表4数据再以各型钻机日费用计算,PDC钻头为气田发展建功的经济效益是非常可观的。

PDC钻头在川西新场等构造上的应用