小尺寸尖圆齿PDC钻头在乌什区块的提速应用
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图２钻 头 尖形 齿 与 圆形齿 轮 三维 图
布 齿 公式 为 ：
蠼
连 线 的弧 长 ，ｎ ｌ ｒ ｎ
【 ｌ ｌ ２ …】 ）
其中： ：２ （ Ｎ— １ ）
式 中： Ｒ ｃ ． ． 疋 分别 为 第 和 ＋】 个 切 削齿
到 轴 线 的 中心 距 ，Ｉ ｘ ｌ ｎ ｌ ； ． ｒ ｃ 为锥 顶 半 径 和 单
标 定解 释 ，预 测 新 即 系底 届埋 深 ５ ６ （ １ （ ｝ 米，
加 深钻 探至 ５ ９ Ｉ Ｎ ） 米。
式 中： ｃ 为切 削 齿数 ； 为 岩 石三 轴 抗 压强 度 ，ＭＰ ａ ； ａ ， ｂ 为 系数 。不 同地 区取 值 不 同
按 照 切削 齿设 计 的等 切 削原 则 ，径 向
３ ０ 口四
２ ０ １ ７ 年 ・ 第 ５ 期
小 尺 寸 尖 圆齿 Ｐ Ｄ Ｃ钻 头 ——＿
在 乌什 区块 的提 速 应 用
◇ 中石 化 石 油机械 股份 有 限公 司 何 长根
通过 江钻尖 圆齿Ｐ Ｄ Ｃ 钻头在 鸟什３ 井
砂岩 、硬塑 性地 层 的 破碎 功 能 。
２设计
７
乌什３ 井 是 塔 里木 盆 地 库 车 坳 陷 鸟什
凹陷 乌 什 ３ 号 构造 上 的 一 口 预探 井 ，钻 探
其 中齿 数 的 计算 公式 为 ：
Ｃｎ＝ ａｌ ｎ ６＋ ｂ
目的 是 探索 该 区Ｃ — Ｐ 生储 盖 组 合 展 布 及含 油 气性 情 况 ，为 乌什 矿权 评 价提 供 依据 。 原 没 汁 井深 ３ ９ ３ １ ） 米 ．层 位 为 志 留系 克孜 尔 塔 格 组 。该 井 于 ２ １ ） １ ６ 年５ 月２ ３ １ ３ 开 钻 ，截 止２ ０ １ ６ 年８ 月２ ７ 日 ．钻 至井 ｉ ￣ ３ ９ ３ ０ 米 ，实 钻 层位 为 新近 系 吉迪 克组 。 岩性 为厚 层 褐 色 泥岩 与 灰 色粉 细砂 岩 不 等厚 互 层 。乌 什 ３ 井 是 乌什 凹陷 西 部第 一 口预 探 井 ，地 震 资 料差 ．地 址 认 识 程度 低 ，导致 原 设计 地 层 与实 钻 差 异较 大 ，原 设 计 井深 无法 完 成 地 质任 务 ，根据 钻 井 及地 震随 钻 处理 资 料
图 １小尺 寸 尖圆 齿Ｐ ＤＣ钻 头尖 形 齿与
损 ，且 寿 命 大 大 降 低 ” 。为了实现乌什 ３ 井 在 钻 进 过 程 中 提 速 提 效 ，加快 勘探 效 率 ，必 须加 快对 钻遇 致 密泥 岩 砂 岩 、硬 塑 性地层Ｐ Ｄ Ｃ 钻头 的 研 发 。本 文基 于 此 ，设 计 了一 种 小 尺寸 尖 圆 齿Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头 ，其 能有 效 加快 地 层 预 破 碎 ，提 高钻 头 对致 密 泥岩
硬 塑 性 地 层 的适 用 性 。
１引言
层，机速慢 ，替换牙轮钻头使用寿命短等
问题 ，江钻 针对性 的开发 尖圆齿Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头 。针 对 乌什 ３ 井 三开 层 段 新 近 系吉 迪 克 组 钻 遇 致密 泥 岩特 性 ，主要 考虑 的 因 素包 括 齿 数 、布 齿 没 计 、齿 强 度 、本 体 强 度
最 终 所设 计５ ７ ／ ８ Ｋ Ｓ 】 ３ ５ ２ Ｄ Ｇ Ｒ Ｘ 型 号
新近 系吉迪克 组的使用 以及对 比分 析，
验证 了江钻 Ｄ Ｃ 钻 头 采用 尖形 齿 与 圆形 齿 交替 布置 （ 见图ｌ 、图２），尖形 齿 高于 圆形 齿 。钻 进过 程 中 ．尖 形 齿优 先 与井 底
接 触 ，对地 层 预破 碎 ，对 钻遇 致 密 泥岩 砂
针对致密泥岩 、膏岩 、泥膏岩等硬塑
性 地 层 钻进 时 ，常规 Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头难 以吃 入地
新近 系吉迪克 组的适用性 ，同时验证 了 江钻 尖 圆齿 Ｐ Ｄ Ｃ ＠ 头设 计 的 合理性 ，以 及 尖 圆齿Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头针对 致 密泥 岩砂 岩 、
新近 系 吉迪 克组 岩 性 为 厚层 褐色 泥 岩
ｆ
ｌ
效提高钻速 ，其两次入井的机械钻速分别
ｌ
与灰 色 粉细 砂 岩 不等 厚 互层 ．其 中厚 层 褐 色 泥 岩 压 实 性 极 强 ．使 用常 规 的 Ｐ ＤＣ 钻
头” 碓 吃 入地 层 ， 钻速 慢 ，钻 头 易磨
为１ ． ４ ２ ｍ／ ｈ 和１ ． ２ ８ ｍ ， ｈ ．较前 三段 （ ） ． ５ ． ４ ｍ ／ ｈ 、
个 切 削 齿 的半 径 ，ｍｎ ｌ ； 为切 削齿 布 置 密度 系
数； Ｎ为钻 头上 切 削齿的 数 量 ： 为齿 与 齿 中心
表１ 钻 头使 用情 况 对比
由表 １ 可 以 可 知 ，在 岩性 不变 的情 况 下 ，尖 圆 齿 Ｐ Ｄ Ｃ钻头 较常 规 Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头能 有
等 ’ 。
岩 、硬 塑性 地层 可 产生 较 好的 破 碎作 用 。
３现 场使 用
设 计 的小 尺 寸 尖圆 齿Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头 在乌 什 ３ 井进 行 了 使 用 ，其 目的 是 为 了加 快 通 过 该 区块 的致 密泥 岩 ．并 提 高 钻速 。 在使 用 后 ，对 乌 什 ３ 井 现 场 使 用 不 同 钻 头 钻 井 的 数 据进 行 了统 计 。现 场 使 用过 程 中 ，在 相 同岩性 、不 同井 深 段使 用 了三 种 钻头 ．其 中两 种 为成 都 百斯 特 和ＤＢ Ｓ 的 常规 钻 头 ， 成 都百 斯 特常 规 Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头总 进 尺 为 １ ７ ５ ｍ，Ｄ Ｂ Ｓ 为１ ７ ４ ｍ．随 后 ４ ２ ９ ｍ使 用 了 江 钻 没ｉ ｉ － ￣ ， ｊ ７ ／ ８ Ｋ Ｓ １ ３ ５ ２ Ｄ ＧＲ Ｘ型 号 小 尺 寸 尖 圆 齿Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头 ，相关 具体 的情 况 如表 ｌ 所
布 齿 公式 为 ：
蠼
连 线 的弧 长 ，ｎ ｌ ｒ ｎ
【 ｌ ｌ ２ …】 ）
其中： ：２ （ Ｎ— １ ）
式 中： Ｒ ｃ ． ． 疋 分别 为 第 和 ＋】 个 切 削齿
到 轴 线 的 中心 距 ，Ｉ ｘ ｌ ｎ ｌ ； ． ｒ ｃ 为锥 顶 半 径 和 单
标 定解 释 ，预 测 新 即 系底 届埋 深 ５ ６ （ １ （ ｝ 米，
加 深钻 探至 ５ ９ Ｉ Ｎ ） 米。
式 中： ｃ 为切 削 齿数 ； 为 岩 石三 轴 抗 压强 度 ，ＭＰ ａ ； ａ ， ｂ 为 系数 。不 同地 区取 值 不 同
按 照 切削 齿设 计 的等 切 削原 则 ，径 向
３ ０ 口四
２ ０ １ ７ 年 ・ 第 ５ 期
小 尺 寸 尖 圆齿 Ｐ Ｄ Ｃ钻 头 ——＿
在 乌什 区块 的提 速 应 用
◇ 中石 化 石 油机械 股份 有 限公 司 何 长根
通过 江钻尖 圆齿Ｐ Ｄ Ｃ 钻头在 鸟什３ 井
砂岩 、硬塑 性地 层 的 破碎 功 能 。
２设计
７
乌什３ 井 是 塔 里木 盆 地 库 车 坳 陷 鸟什
凹陷 乌 什 ３ 号 构造 上 的 一 口 预探 井 ，钻 探
其 中齿 数 的 计算 公式 为 ：
Ｃｎ＝ ａｌ ｎ ６＋ ｂ
目的 是 探索 该 区Ｃ — Ｐ 生储 盖 组 合 展 布 及含 油 气性 情 况 ，为 乌什 矿权 评 价提 供 依据 。 原 没 汁 井深 ３ ９ ３ １ ） 米 ．层 位 为 志 留系 克孜 尔 塔 格 组 。该 井 于 ２ １ ） １ ６ 年５ 月２ ３ １ ３ 开 钻 ，截 止２ ０ １ ６ 年８ 月２ ７ 日 ．钻 至井 ｉ ￣ ３ ９ ３ ０ 米 ，实 钻 层位 为 新近 系 吉迪 克组 。 岩性 为厚 层 褐 色 泥岩 与 灰 色粉 细砂 岩 不 等厚 互 层 。乌 什 ３ 井 是 乌什 凹陷 西 部第 一 口预 探 井 ，地 震 资 料差 ．地 址 认 识 程度 低 ，导致 原 设计 地 层 与实 钻 差 异较 大 ，原 设 计 井深 无法 完 成 地 质任 务 ，根据 钻 井 及地 震随 钻 处理 资 料
图 １小尺 寸 尖圆 齿Ｐ ＤＣ钻 头尖 形 齿与
损 ，且 寿 命 大 大 降 低 ” 。为了实现乌什 ３ 井 在 钻 进 过 程 中 提 速 提 效 ，加快 勘探 效 率 ，必 须加 快对 钻遇 致 密泥 岩 砂 岩 、硬 塑 性地层Ｐ Ｄ Ｃ 钻头 的 研 发 。本 文基 于 此 ，设 计 了一 种 小 尺寸 尖 圆 齿Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头 ，其 能有 效 加快 地 层 预 破 碎 ，提 高钻 头 对致 密 泥岩
硬 塑 性 地 层 的适 用 性 。
１引言
层，机速慢 ，替换牙轮钻头使用寿命短等
问题 ，江钻 针对性 的开发 尖圆齿Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头 。针 对 乌什 ３ 井 三开 层 段 新 近 系吉 迪 克 组 钻 遇 致密 泥 岩特 性 ，主要 考虑 的 因 素包 括 齿 数 、布 齿 没 计 、齿 强 度 、本 体 强 度
最 终 所设 计５ ７ ／ ８ Ｋ Ｓ 】 ３ ５ ２ Ｄ Ｇ Ｒ Ｘ 型 号
新近 系吉迪克 组的使用 以及对 比分 析，
验证 了江钻 Ｄ Ｃ 钻 头 采用 尖形 齿 与 圆形 齿 交替 布置 （ 见图ｌ 、图２），尖形 齿 高于 圆形 齿 。钻 进过 程 中 ．尖 形 齿优 先 与井 底
接 触 ，对地 层 预破 碎 ，对 钻遇 致 密 泥岩 砂
针对致密泥岩 、膏岩 、泥膏岩等硬塑
性 地 层 钻进 时 ，常规 Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头难 以吃 入地
新近 系吉迪克 组的适用性 ，同时验证 了 江钻 尖 圆齿 Ｐ Ｄ Ｃ ＠ 头设 计 的 合理性 ，以 及 尖 圆齿Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头针对 致 密泥 岩砂 岩 、
新近 系 吉迪 克组 岩 性 为 厚层 褐色 泥 岩
ｆ
ｌ
效提高钻速 ，其两次入井的机械钻速分别
ｌ
与灰 色 粉细 砂 岩 不等 厚 互层 ．其 中厚 层 褐 色 泥 岩 压 实 性 极 强 ．使 用常 规 的 Ｐ ＤＣ 钻
头” 碓 吃 入地 层 ， 钻速 慢 ，钻 头 易磨
为１ ． ４ ２ ｍ／ ｈ 和１ ． ２ ８ ｍ ， ｈ ．较前 三段 （ ） ． ５ ． ４ ｍ ／ ｈ 、
个 切 削 齿 的半 径 ，ｍｎ ｌ ； 为切 削齿 布 置 密度 系
数； Ｎ为钻 头上 切 削齿的 数 量 ： 为齿 与 齿 中心
表１ 钻 头使 用情 况 对比
由表 １ 可 以 可 知 ，在 岩性 不变 的情 况 下 ，尖 圆 齿 Ｐ Ｄ Ｃ钻头 较常 规 Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头能 有
等 ’ 。
岩 、硬 塑性 地层 可 产生 较 好的 破 碎作 用 。
３现 场使 用
设 计 的小 尺 寸 尖圆 齿Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头 在乌 什 ３ 井进 行 了 使 用 ，其 目的 是 为 了加 快 通 过 该 区块 的致 密泥 岩 ．并 提 高 钻速 。 在使 用 后 ，对 乌 什 ３ 井 现 场 使 用 不 同 钻 头 钻 井 的 数 据进 行 了统 计 。现 场 使 用过 程 中 ，在 相 同岩性 、不 同井 深 段使 用 了三 种 钻头 ．其 中两 种 为成 都 百斯 特 和ＤＢ Ｓ 的 常规 钻 头 ， 成 都百 斯 特常 规 Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头总 进 尺 为 １ ７ ５ ｍ，Ｄ Ｂ Ｓ 为１ ７ ４ ｍ．随 后 ４ ２ ９ ｍ使 用 了 江 钻 没ｉ ｉ － ￣ ， ｊ ７ ／ ８ Ｋ Ｓ １ ３ ５ ２ Ｄ ＧＲ Ｘ型 号 小 尺 寸 尖 圆 齿Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头 ，相关 具体 的情 况 如表 ｌ 所