新型PDC钻头设计(英)

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pdc取芯钻头的结构

pdc取芯钻头的结构

pdc取芯钻头的结构PDC取芯钻头是一种常用于钻探岩石、石油、天然气等地下资源的工具,其独特的结构使其具有高效、耐用和精确的钻孔能力。

下面将通过介绍PDC取芯钻头的结构及其主要组成部分来详细了解这一工具。

首先,让我们来了解PDC取芯钻头的结构。

PDC是Polycrystalline Diamond Compact(多晶金刚石)的简称,取芯钻头的结构就是以该种材料作为切削刃的主要部件。

这种材料具有优异的硬度和抗磨性,能够在钻探过程中有效切削岩石。

PDC取芯钻头通常由钻杆接头、连接体、切削刃和支撑体四个主要组成部分构成。

钻杆接头是PDC取芯钻头连接到钻杆上的部分,通常采用螺纹连接或者直接焊接。

其设计合理的连接方式能够保证钻头的稳定与可靠性,在高强度、高扭矩的作业环境中发挥重要作用。

连接体位于钻头和切削刃之间,起到连接和传递扭矩的作用。

合适的连接体设计能够使得钻头能够承受较大的压力,并将扭矩传递给切削刃,以实现钻探的目的。

切削刃是PDC取芯钻头最重要的部分。

它是由多晶金刚石层和钎焊层组成。

多晶金刚石层具有超高硬度和出色的切削性能,可用来切削各种类型的岩石。

钎焊层是将多晶金刚石层连接到连接体上的部分,起到固定和加固刃体的作用。

切削刃的设计和制造工艺直接影响着钻头的钻探单位功和使用寿命。

在切削刃的下方,支撑体起到支撑和稳定切削刃的作用。

支撑体通常由钢或者硬质合金制成,具有较高的强度和韧性,能够在高负荷工况下保证钻头的稳定性和持久性。

PDC取芯钻头的结构设计不仅需要考虑各个部件的功能和性能,还需要根据具体的钻井条件和需求来进行优化。

例如,在不同的岩石类型和井深下,可以选择不同尺寸、形状和密度的切削刃;钎焊层的材料和焊接工艺也需要根据钻井条件进行合理选择,以提高钻头的使用寿命和效率。

总之,PDC取芯钻头是一种结构复杂、功能多样的工具。

合理的结构设计和优质的材料选择能够使其具有高效、耐用和精确的钻孔能力。

钻井工程人员在选购和使用PDC取芯钻头时应根据具体需求和工况选择合适的规格和型号,并严格按照使用说明操作,以保证钻探工作的顺利进行。

pdc钻头

pdc钻头

PDC钻头1. 简介PDC钻头是一种常用于石油钻井的钻探工具。

PDC钻头由多个聚晶体金刚石(Polycrystalline Diamond Compact)切削元件组成,被广泛应用于地层钻探、岩石切割和石油开采中。

本文将介绍PDC钻头的结构、原理以及应用领域。

2. 结构PDC钻头主要由刀翼、钻头体和连接部分组成。

2.1 刀翼刀翼是PDC钻头的重要组成部分,通常由金刚石切削元件制成。

刀翼的数量、形状和布局对钻头的钻井性能和钻孔质量起着重要作用。

刀翼一般采用均匀分布的方式,以保证钻头在钻井过程中的均匀磨损。

2.2 钻头体钻头体是连接刀翼和连接部分的主要结构,通常由钢铁材料制成。

钻头体的设计需要考虑到钻井环境、井眼尺寸和钻头的稳定性等因素。

钻头体一般具有良好的强度和刚度,以确保钻头在高强度的钻井过程中不会发生变形或破损。

2.3 连接部分连接部分是将钻头与钻杆连接在一起的部分,通常采用标准的API连接方式。

连接部分需要具有良好的密封性和承载能力,以确保钻头和钻杆之间的传递力矩和转速。

3. 原理PDC钻头通过刀翼上的金刚石切削元件对地层进行切削和磨损,从而实现钻井的目的。

PDC钻头利用金刚石的高硬度和强大的切削能力,能够在岩石中快速切削并形成孔道。

PDC钻头的切削原理主要有两种:剪切和破碎。

3.1 剪切剪切是PDC钻头常用的切削方式之一。

当PDC钻头旋转时,刀翼上的金刚石切削元件与地层接触,通过相对运动切削地层。

金刚石的高硬度和切削元件的锋利边缘使得PDC钻头能够在地层中形成清晰而平滑的孔道。

3.2 破碎破碎是PDC钻头另一种常用的切削方式。

当地层硬度较高时,剪切切削效果可能不佳。

此时,PDC钻头通过施加较大的冲击力将地层破碎,进而形成孔道。

4. 应用领域PDC钻头广泛应用于石油、天然气和水井钻探领域。

其高效的切削能力和稳定的性能使其成为钻井操作中的重要工具。

4.1 石油钻井在石油钻井中,PDC钻头常用于垂直井、水平井和定向井的钻铤作业。

PDC钻头

PDC钻头

PDC钻头一、产品特点金刚石复合片(PDC)是在高温条件下,由人造金刚石与硬质合金一次性合成的特殊超硬材料,它不但具有金刚石硬度高、耐磨等优点,同时还具备了硬质合金抗冲击性强、出刃大等特点,用它做钻头的刀翼可大大提高钻头的工作效率,是钻进中硬岩层和坚硬岩层的理想钻头。

本系列金刚石PDC钻头,托体采用优质钢材煅压成型,经过真空全自动热处理设备进行增加机械性能处理。

普通型采用国内优质复合片做刀翼,超强型采用美国GE公司生产的刀片,根据地质条件的不同选用相应的质量等级,可达到更高的产品性价比,达到节能高效的经济指标。

高强型金刚石钻头刀翼采用最新研制的球型金刚石刀片,特点是钻进速度快,抗冲击能力强。

当钻头钻进时,唇边用于正常均匀地层岩石的刮削,突出部分可以抑制钻头钻进过程中遇到缝隙时瞬间大幅度进尺,大大降低了钻头的意外损坏,提高了应对复杂岩层的钻进水平。

本公司生产的金刚石钻头遍布全国煤田、石油钻探、地质勘探、水利水电、铁路公路、隧道建设等行业。

两翼PDC锚杆钻头(半片标准型)适应岩层八级以下,在同等岩层条件下钻进寿命是普通合金钻头的10-30倍,效率至少提高60%以上,不需修磨,大大降低工人的劳动强度,节约工时。

两翼PDC锚杆钻头(半片加强型)刀翼关键原材料由美国GE公司生产,其金刚石含量是普通钻头的1.5倍,耐磨性极好,效率显著提高,综合成本降低,适应12级以下中硬岩层。

二、产品参数最佳适应岩层参数表:行号类型适应岩层1 普通PDC钻头F<10的软—中硬岩2 加强PDC钻头F=10-12的中硬岩3 高强PDC钻头F<18的硬岩金刚石复合片(PDC)钻头钻进规程建议参数表:行号规格mm 钻进规程参数钻压(Kg)转速(rpm)泵量(1╱min)1 Ф28 300—700 300—350 150—2002 Ф30 300—700 300—350 150—2003 Φ32 300—700 300—350 150—2004 Φ48 300—700 300—350 120—1605 Φ56 320—800 250—350 130—1806 Φ75 480—1200 200—300 150—2007 Φ94 640—1600 150—250 200—2508 Φ110 880—2200 120—200 200—3009 Φ152 1500—3000 100—200 500—85010 Φ190 1800—4000 100—200 600—120011 Φ230 2200—4500 100—200 750—140012 Φ270 2400-5000 100—200 1000-1500三、产品说明1、正常作业时,严禁突然反转改变运行方向,以防止复合片钻头脱落。

国标-》新型PDC钻头设计及应用

国标-》新型PDC钻头设计及应用

孙明光(|j9剂石油管哩国摘要P OC钻头在钻井破岩中所占的比蝌越来越大,但在软硬交错的多夹层地层钻进时效果却不理想,常常发生先期损坏。

本文针对胜利油田多夹层地层栈点进行了P DC钻头的优化设i十‟根据该设计制造的一种新型复合式P Dc钻头在多彳层挝L层中取得了轼好的应用竞贮果。

与牙轮钻头相比,复合PDC钻头机榭}阽速高,寿命长,进尺多等特点,对船∞由田勘探开发速度、降低钻井成本有积极的意义c主黝PDC钻头谢十桃嬲牙}徽谶作者简介孙明光,1965年生。

1994年毕业于石油大学北京研究生院石油工程专业,获硕士鞘立,1999年毕业于西南石浊学院机械谢十及理论专业,获博士前言早4E 80年f{=中期,胜乖蝣由田就开始试用P D C钻头,但只在渤南等少数地层岩|生柜对较为埝质的地因驭}导了鞍好的效果,在H烯0油阳大部分地区鼎卜一直没有好的指标和效益其主要原因在于胜利油田大多数I电l动电J犁i雯=勾复杂,夹层较多且软哽交瞧使常规P D c钻头钻进时,庄隆籍9躺坏而影响其使用寿命。

本文针对胜f蛐罔地层榻髓行了专题研究,设计了一种适合多夹层地层的新型复合PDc钻头,为提高胜利油田的钻井速度、降低钻井成本提供了有效的破岩二[具。

1常规PDc钻头的损坏特征从回收使用过PDC钻头来看,绝大部分I,DC钻头损坏的主要特征为齿柱折断、复合片碎裂、掉片、冲蚀、钻头基体冲蚀等现象,从POC钻头的损坏特征来看,POC 钻头在井下工作时,除了正常的切削地层而受到的反作用力和地层岩石磨损外,还受到了额外作用力的影响,这个额外作用力是造成P DC钻头非正常损坏的主要原因。

在统计和分析P OC钻头的使甩睛况后,结合P E C钻头使用的地区和地层层段,认为P OC钻头的损坏有下面几点原因:1)、地层硬夹层较多。

地层中硬夹层较多是P OC钻头上复合片碎裂、掉片或齿拄式切削齿断裂的主要原因,因为P Dc钻头在钻进过程中,从软地层钻至硬夹层时,由于PDC钻头冠部轮廓胗趺使得钻头表面的切削齿接触地层的硬度不一叶筝,造成切削齿切削地层时受力不均,造成钻头出现蹩钻跳钻现象,作用在钻头上的载荷大部分集中在切削硬夹层的几介切削齿上,蹩钻跳钻产生的瞬时载荷导致这几个切削齿因受力较大而碎裂或折断(特别是在切削硬地层中某些硬质点时,瞬时产生的载荷足队造成了切削齿的碎裂或切削齿折断)。

PDC钻头发展简介

PDC钻头发展简介

17 1/2″MD9541 国内最大尺寸的胎体PDC钻头。在伊 拉克AD2-231H井中,钻头两次入井 累计进尺694.4米,纯钻时间98.5小 时,平均机械钻速7.01米/小时。
17″TM102 国内首只自主研发并试验成功 的套管钻鞋,创立国内套管钻 鞋行业标准。在埕海1号平台Z H4-9、ZH4-H2及ZH4-H3三口 井中使用,平均机械钻速达到 60米/时以上。
目前中石油除了装备板块的渤海中成外,大庆油田、 长城钻探等多家单位也都建立了自己的钻头制造厂。
PDC钻头发展简介
中石油PDC钻头发展
渤海装备钻头产品系列: • MD、SD、KM、FM系列—适用于常规钻井全面钻进作业 • MX、KX、FX系列—适用于定向井、水平井及旋转导向钻井作业 • FQ、RQ、JQ、TQ、DQ系列—适用于取心钻井作业 • FB、RB、JB系列—适用于扩眼钻井作业 • TM系列—适用于套管钻井作业 尺寸区间:3“~26” PDC钻头和17“可钻式套管钻鞋等两百多个型号。 执行标准:ISO9001、API Q1(质量体系)
SY/T5217-2000、API SPEC 7-1(行业标准) 2008年实现销售收入破亿元,产品在国内各田市场占有 率稳步提升,并远销美、非、中东和东南亚等国家及地区。
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使用业绩 Application Record
26″SD9541 国内最大尺寸钢体PDC钻头。在大港 油田新港1井单次下井进尺1502米,纯 钻110小时,机械钻速13.65米/时!
PDC钻头发展简介
中石油PDC钻头发展
1977年5月4日,华北石油勘探指挥部在任丘召开筹建钻头车间会议,参加会 议的有人事处,矿机所,大港机修厂。焦力人副部长指示:“成立钻头研究所, 统一组织,把研究工作和加工生产合并起来。 马永林指挥要求:钻头研究所设在 第一机厂(大港机修厂),对外是所、对内是车间。 工作任务: (1)、制造各种刮刀钻头。 (2)、研制金刚石取芯钻头、金刚石刮刀钻头。 (3)、井下特殊工具研制,研究所提高钻头水平、引进国外先进技术、钻头材料。

pdc钻头的原理与应用

pdc钻头的原理与应用

PDC钻头的原理与应用1. 简介PDC钻头是一种新型的刀具,它采用多个聚晶金刚石(Polycrystalline Diamond Compact,PDC)片嵌入钢体基体制成,广泛用于石油勘探和开发领域。

本文将介绍PDC钻头的原理和应用。

2. PDC钻头的原理PDC钻头的原理是将多个聚晶金刚石片嵌入钢体基体制成,利用聚晶金刚石的高硬度和耐磨性,以及钢体基体的韧性和强度,实现高效的钻井作业。

PDC钻头的原理主要包括以下几个方面:2.1 聚晶金刚石片PDC钻头采用的聚晶金刚石片由多个金刚石颗粒和金属结合剂组成,具有高硬度、耐磨性好等特点。

聚晶金刚石片通过特定的制备工艺,使得每个金刚石颗粒都与周围的颗粒紧密结合,形成一个整体。

2.2 钢体基体钢体基体是PDC钻头的主体部分,它由高强度的钢材制成。

钢体基体承载着聚晶金刚石片,并且通过特定的工艺将聚晶金刚石片与钢体基体紧密结合,形成一个整体结构。

钢体基体具有良好的韧性和强度,能够有效地传递钻井力,同时保护聚晶金刚石片。

2.3 刀具形态PDC钻头的刀具形态通常有平面PDC钻头、锥度PDC钻头和斜面PDC钻头等。

不同形态的刀具适用于不同的地质条件和钻井需求。

例如,平面PDC钻头适用于较硬的地质层,而锥度PDC钻头适用于软、粉状的地质层。

2.4 作用原理PDC钻头在钻井作业中,通过旋转和下压力来完成钻井作业。

当PDC钻头旋转时,聚晶金刚石片切削岩石,同时钢体基体提供支撑和切削力。

通过连续的旋转和下压力,PDC钻头可以持续地切削岩石,实现高效的钻井作业。

3. PDC钻头的应用PDC钻头由于其优良的性能,在石油勘探和开发领域得到了广泛的应用。

主要应用于以下几个方面:3.1 石油勘探PDC钻头可以在石油勘探中使用,用于钻取各种类型的地层。

由于其高硬度和耐磨性,PDC钻头可以有效地切削各种岩石,包括硬质岩石和软质岩石。

在石油勘探中,PDC钻头可以提高钻探的效率,减少钻井时间,降低勘探成本。

PDC钻头最新技术的综述

PDC钻头最新技术的综述
(8)Z3型切削齿PDC钻头 Security DBS 生产的FM3000系列钻头镶装了耐磨性高的Z3型切 削齿,结合了对力的处理、钻井动力学优化技术和先进的切削齿技 术。该钻头利用CAD软件对力进行处理,对切削齿和岩石间的相互作 用能提供精确的三维分析,因此切削齿的布置使力的分布满足了最大 钻井效率。同时,为了使钻头的定向响应更好,切削齿的寿命更长, 钻井动力学优化技术采用了真实的切削动力学精确模型。 除考虑抗冲击性和耐磨性之间的平衡外,Z3型切削齿的开发还 集中考虑了一个新的变量--切削齿效率。切削齿效率是指切削齿在 整个切削过程中保持切削刃锋利的能力。切削齿效率越大,剪切岩石 所需的能量就越少。这种切削齿的切削齿效率高,热机械完整性好, 特殊的金刚石层与硬质合金的接触界面减小了有害的残余应力成分, 在没有牺牲抗冲击能力的情况下增加了金刚石层的耐磨性,其耐磨性 是标准切削齿的13.5倍 。 [1] (9)定向PDC钻头 Varel公司开发出一种Navigator系列定向PDC钻头,其中包括点 推式旋转导向系统钻头、推靠式旋转导向系统钻头和常规容积式马达 (PDM)系统钻头。这些钻头采用了SPOT 3D切削力分析工具和“后
(5)超硬热稳定PDC切削齿 最近,ReedHycalog公司发明了一种超硬热稳定PDC切削齿。常 规PDC切削齿仅由WC衬底和优质金刚石层组成,而这种超硬热稳定 PDC切削齿是在常规PDC切削齿的基础上又增加了一薄层超硬热稳定 金刚石,其耐磨性和抗冲击性都有很大提高,因此扩大了PDC钻头的 应用范围,在过去认为不适应PDC钻头钻进的地层中取得了良好效 果。在墨西哥北部的Burgos盆地的Cuitlahuac油田和Sigma油田,采用 了这种超硬热稳定PDC切削齿的φ311.15mmPDC钻头能够成功地钻 穿 最 高 抗 压 强 度 为 2 80Mpa的 砾 岩 地 层 , 在 直 井 中 机 械 钻 速 高 达 14.9m/h,在定向井中机械钻速达到13.2m/h,分别比邻井提高87%和 118%, 每米钻井成本分别下降26%和74%[3]。 (6)新型套管开窗工具 利用造斜器和套管铣鞋对原有井眼进行侧钻作业,通常是将造斜 器和套管铣鞋组合下至预定井深,套管铣鞋剪断造斜器上的销栓后进 行开窗钻铣。在硬研磨性地层,套管铣鞋的金属切削元件磨穿套管之 后必须起钻更换常规钻头,以钻出一个能够容纳BHA的井底口袋。目 前这项操作尤为关键,由于钻井底口袋需要进行一次额外的起下钻, 耗费可能多达十几个小时甚至几十个小时,作业费用必将增加。理想 的工艺是用一趟钻完成开窗铣套管和钻井底口袋作业。最近贝克石油 工具公司和休斯克里斯坦森公司联合开发了一种既可铣套管又可钻地 层的铣钻工具—PathMAKER,该工具应用了休斯克里斯坦森公司的 Genesis PDC技术,使用了一种特殊的PDC切削齿,能对金属和地层 进行有效切削。工具上特别设计的螺旋式布齿减小了钻头振动,而大 流道保证了PDC切削齿的冷却效果,进而增大了其耐用性能。因此, 该工具能够在一个行程中同时完成开窗和钻井底口袋两项作业。此 外,这种铣钻工具既适合任何类型的造斜装置,也可以作为一项独立 的技术加以使用。在很多硬地层中,它能够提供比常规硬质合金铣鞋 更大的钻进能力。 (7)新型PDC双心钻头 ReedHycalog公司开发了一种新型小井眼(φ250.8mm或更小) PDC双心钻头,目的是改进原有双心钻头、减小其在切线段井斜角下 降、增大抵抗钻柱振动的能力、改善其磨损状况。这种双心钻头由导 眼体、扩眼体和中扩眼体组成,中扩眼体的作用是提高钻头的几何稳 定性。为了使中扩眼体能够在双心钻头上起到应有的作用,就必须保

看世界PDC钻头的最新进展(一)

看世界PDC钻头的最新进展(一)

钻井过程中的技术创新,看世界PDC钻头的最新进展(一)研磨性页岩地层驱使着新钻头的设计,以应对坚硬岩石及高温井的钻探。

在金刚石切削齿与碳化物基岩面相互作用期间,贝克休斯的休斯克里斯滕森Quantec Force强力PDC钻头获得了最佳效果,表现出更高的耐用性和热稳定性,通过获得的有限的切削齿分析,切削刃上的残余应力被迁移。

随着北美油气井页岩层的不断出现,钻头公司迫切地公关,以应对这些地层钻探的挑战并不让人惊讶,对于具体的应用,随之而来的是新钻头的设计,或是改进现有钻头的设计。

一些近期的设计,包括一些应对研磨性地层或高温地层钻井的新切削材料,也有一些8刀翼钻头的外形设计,这些设计都吸收了新切削齿技术和新材料技术,还有一些更新的钻头体材料技术,这些技术都是为了增强钻头的耐用性和提高钻头的性能表现,唯一的目的就是为了降低作业者的钻井成本。

一位服务于Varel国际公司西半球的现场工程经理卡尔罗斯(Karl Rose)说:“在开发钻头切削齿方面,许多钻头技术基本上都是材料技术,使钻头能够承受钻极硬的研磨性地层,切削齿能够在钻硬地层、软地层和夹层地层的变化中不会损坏”。

在钻头本身的材料特性方面也有了新的进展,为了使钻头更加结实和耐用,促使设计者设计出应对更硬地层类型的PDC钻头,罗斯先生说:“随着更坚硬材料的出现,切削齿材料的密度也会增加,使钻头从根本上更加坚韧耐用,这会让作业者在钻硬地层和研磨性地层时,用一只钻头打更多的进尺”。

一位史密斯国际公司的技术支持经理弗莱明克雷格同意说:“切削齿越好,钻头在井里滞留的时间就越长,就能打更多的硬地层和研磨性地层,作业者花费的成本就会越少”。

弗莱明先生说:“我们首先要能让一个切削齿应对更硬和更高研磨性地层,以便能使整个PDC钻头切削齿吃入这些地层,另一方面,钻头的刀翼越多,触到井底的金刚石体就越多”。

然而,弗莱明先生接着又说:“当钻头处于动态稳定的状态时,我们将会停止增加刀翼的数量,史密斯钻头目前就是这样做的,接下来把精力集中在切削齿技术上,不一定要增加更多的刀翼数量”。

pdc钻头工作原理

pdc钻头工作原理

pdc钻头工作原理
PDC钻头(聚晶金刚石钻头)是一种用于钻井穿越地层的工具。

它由金刚石颗粒和金属结合剂制成。

PDC钻头的工作原理如下:
1. 切削地层:PDC钻头的主要工作部分是刀翼。

刀翼上镶嵌有大量的金刚石颗粒。

当钻杆旋转时,刀翼会与地层接触并切削地层。

2. 破碎地层:金刚石颗粒具有非常高的硬度和耐磨性。

当刀翼与地层接触时,金刚石颗粒会磨擦和破碎地层,将地层断裂成小块。

3. 清除碎屑:钻井时,钻泥会通过钻杆注入到钻孔中。

在切削地层的过程中,钻泥会冲刷碎屑并把它们带上地面。

4. 冷却和润滑:钻头的钻杆内部和外部都有润滑液循环系统。

润滑液冷却钻头,防止过热,并减少钻头与地层的摩擦。

5. 控制钻向:钻头的设计和使用可以控制钻井的方向。

通过改变刀翼的角度和形状,可以调整钻头的钻向,使其按照预定的路径前进。

综上所述,PDC钻头通过切削、破碎、清除碎屑等方式,实现了穿越地层的目标。

它的高硬度和耐磨性使得PDC钻头具有更长的使用寿命和更高的效率,被广泛应用于石油勘探和钻井行业。

PDC钻头--聚晶金刚石复合片钻头

PDC钻头--聚晶金刚石复合片钻头

PDC钻头--聚晶金刚石复合片钻头PDC钻头英文:Polycrystalline Diamond Compact bit聚晶金刚石复合片钻头的简称。

是地质钻探行业常用的一种钻井工具。

PDC钻头分类一、根据钻头体材料分类⒈胎体式PDC钻头胎体式金刚石复合片(PDC)钻头是将金刚石复合片通过钎焊方式焊接在钻头胎体上的一种切削型钻头。

胎体钻头用碳化钨粉末烧结而成,用人造聚晶金刚石复合片钎焊在碳化钨胎体上,用天然金刚石保径。

⒉钢体式PDC钻头钢体PDC钻头,是用镍、铬、钼合金机械加工成形。

经过热处理后在钻头体上钻孔,将人造聚晶金刚石复合片压入(紧配合)钻头体内,用柱状碳化钨保径。

二、根据适用行业分类⒈地质勘探用复合片钻头主要用于地质勘察勘探的复合片钻头,适用于软到中硬岩层,现在有些厂家新研发的新型复合片可以应用到十级硬度的岩层。

⒉煤田钻采用复合片钻头主要是用于煤矿上煤层钻探采挖。

一般来讲煤田的岩层相对较软,复合片钻头被大量应用,如锚杆钻头,三翼钻头等。

⒊石油勘探用复合片钻头主要是应用在油气田的钻采用钻头。

目前来说,油田用复合片钻头是所有复合片钻头里面造价最高,要求最高的。

可以说是复合片钻头里面的贵族了。

近年间,PDC切削齿的质量和类型都发生了巨大的变化。

如果将20世纪80年代的齿与当今的齿进行比较的话,差异是相当大的。

由于混合工艺与制造工艺的变化,当今的切削齿的质量性能要好得多,使钻头的抗冲蚀以及抗冲击能力都大为提高。

工程师们还对碳化钨基片与人造金刚石之间的界面进行了优化,以提高切削齿的韧性。

层状金刚石工艺方面的革新也被用于提高产品的抗磨蚀性和热稳定性。

除了材料和制造工艺方面的发展以外,PDC产品在齿的设计技术和布齿方面也实现了重大的突破。

现在,PDC产品已可被用于以前所不能应用的地区,如更硬、磨蚀性更强和多变的地层。

这种向新领域中的扩展,对金刚石(固定切削齿)钻头和牙轮钻头之间的平衡发生了很大的影响。

PDC钻头最新技术的综述

PDC钻头最新技术的综述
( 新 型套 管开 窗工具 6) 利用 造斜器 和套 管铣鞋对原有井跟进行侧钻作业 ,通常 是将造斜 器和套管铣鞋组 合下至 预定 井深 ,套管铣鞋剪断造斜器 上的销栓后进 行开窗钻铣 。在硬研磨性地 层 ,套管铣鞋的金属切 削元件磨穿套管之
P bg DC- 牝 、 专 用P ' 7 DC ̄ g头及 相 关 技 术
关键词 P DC钻 头 P) IC切 削齿 钻井 机 械钻 速 进 尺
为满 足钻井 市场不断 发展 的需要 、解 决钻井难 题 、提高 钻井效 率 ,近年来全世界各大钻头公 司没计开 发出多种新型P C D 切削齿 、专 PC D 钻头 及相关技术 现将P c . D 钻头开发状况及技术综述如下 :
完作业 。
构和高性能P C D 切削齿 ,而且具有 良好 的稳定性特 征 ,所以克服 了硬 研磨 性地层对机 械钻速 和钻头 寿命 的挑战 。作 为产品开 发的 一个 步 骤 .该钻头经过了精心的 计算流体动 力学 砰价 ,消除了在钻硬度高且 研磨性强的地层时通常会发生的岩屑重复破碎 和重复打 转『 题以及可 u 】 能的滞流区域 因此 改善了清洗效率 、切 削街冷却 效果 , 高了机械 , 提 钻速 . .
为满足 钻 井市场 不断发展 的 需要 、解决钻 井难 题 、提 高钻 井效 率 ,近 年来 全世界 各 大钻 头公 司设计 开发 出多种 新型 本 文 对TOUGH— DRIL g 、Ge eiHcM钻 头 、 定 向 井钻 头 、 套 管 开 窗 铣 钻 工 具 、 超 硬 热 L ̄头 ns s 稳 定P DC切 削齿 、扭 转 震 击 器 、 内 外 刀 翼 式P DC' l g头等 各 种 新 型 井底 钻 井 工 具 进 行 了简 要 介 绍
1 PD C钻 头 开 发 简 况

PDC钻头使用方法

PDC钻头使用方法

PDC钻头使用方法PDC钻头使用方法⒈简介PDC(Polycrystalline Diamond Compact)钻头是一种常用的钻井工具,它采用多晶金刚石压制而成,具有高硬度、耐磨损等特点,被广泛应用于石油钻井、地热开采等领域。

⒉ PDC钻头结构PDC钻头由钻头身和切削结构两部分组成。

钻头身为钻井工具的主体,切削结构则用于将地层材料切削碎片。

⑴钻头身钻头身一般由合金钢材料制成,具有足够的强度和刚度,能够承受钻井过程中的挤压、拉伸等力。

⑵切削结构切削结构采用PDC刀片进行布置,其主要作用是切削地层,将地层材料破碎、切削。

⒊ PDC钻头使用前准备在使用PDC钻头之前,需要进行以下准备工作:⑴学习钻头规格了解钻头的尺寸、形状、孔径等规格参数,并根据具体的钻井要求选择合适的钻头。

⑵检查钻头质量对钻头进行质量检查,确保其切削结构完好无损,无明显缺陷。

⑶检查接口连接检查钻头的接口连接情况,确保与钻杆、井下设备的接口连接紧固可靠。

⑷了解地层情况了解钻井地层的性质、硬度、孔隙度等信息,有助于选择合适的钻头及切削参数。

⒋ PDC钻头使用方法使用PDC钻头时,需按以下步骤进行操作:⑴钻头下井将PDC钻头安装在钻杆的底部,通过井口将钻头下井。

⑵启动钻井设备在将钻头下井后,启动钻井设备,以旋转方式将钻头带动,实现钻进操作。

⑶控制钻进速度根据地层的硬度、孔隙度等条件,控制钻进速度,避免过快过慢造成钻头磨损或钻井效率低下。

⑷监测钻头状态随时监测钻头的工作状态,确保其切削结构正常运行,并根据需要适时更换钻头。

⑸钻头升井完成钻进操作后,将钻头升井,并进行钻头的清洗、检查、维护保养等工作。

⒌附件本文档涉及以下附件:●PDC钻头规格参数表●钻头质量检查记录表●钻头接口连接图示⒍法律名词及注释⑴钻井工具:指用于进行地下井筒开挖作业的工具或设备,包括钻头、钻杆、钻井机等。

⑵ PDC(Polycrystalline Diamond Compact):多晶金刚石压制而成的一种人造金刚石材料,具有高硬度、耐磨损等特点。

pdc钻头破岩机理

pdc钻头破岩机理

PDC(Polycrystalline Diamond Compact)钻头是石油和天然气行业中广泛使用的钻井工具,因其高效破岩能力而受到青睐。

以下是关于PDC钻头破岩机理的概述:1. 切削作用PDC钻头的核心是其切削齿,这些切削齿由人造多晶金刚石(PCD)材料制成。

这种材料具有极高的硬度和耐磨性,使得PDC钻头能够在岩石中进行高效的切削工作。

2. 剪切破碎在破岩过程中,PDC钻头主要通过剪切力来破碎岩石。

当钻头旋转时,切削齿与岩石接触并施加一个剪切力,这会导致岩石内部产生裂纹,并最终导致岩石破裂。

3. 冲击破碎虽然PDC钻头主要依靠剪切力破岩,但在某些条件下,如硬质地层或复杂地层,冲击力也起着一定的作用。

通过调整钻井参数,例如提高转速和下压力,可以增强冲击破碎的效果。

4. 牙轮辅助破岩一些PDC钻头设计包含有小尺寸的牙轮,这些牙轮可以在钻进过程中提供额外的冲击破碎效果,尤其是在遇到更硬的地层时。

5. 齿形和布齿密度PDC钻头的性能很大程度上取决于切削齿的形状、大小以及布齿密度。

通过优化这些参数,可以提高钻头的适应性和效率。

6. 摩擦磨损和热效应尽管PDC钻头非常耐磨,但长时间使用后也会受到摩擦和热的影响,导致切削齿的磨损。

因此,在设计和使用PDC钻头时,需要考虑到这些因素,并采取相应的措施来减少磨损,延长钻头寿命。

7. 动力学分析为了更好地理解和优化PDC钻头的破岩性能,研究人员通常会进行动力学分析,包括扭转冲击试验等,以揭示影响破岩效率的具体因素,如切削齿尺寸、后倾角和布齿密度等。

综合以上各个方面,PDC钻头能够有效地破碎岩石,实现高效率的钻井作业。

通过对破岩机理的研究和实验,可以不断改进PDC钻头的设计和使用方法,以应对各种复杂的地质条件。

PDC钻头使用方法

PDC钻头使用方法

PDC钻头使用方法PDC(Polycrystalline Diamond Compact)钻头是一种高效、高精度的钻井工具,广泛应用于石油、天然气勘探和采集过程中。

本文将介绍PDC钻头的使用方法,包括选型、安装和维护等方面的内容。

1. PDC钻头的选型在选择PDC钻头之前,需要考虑以下几个因素:1.1 钻井环境PDC钻头的性能受到钻井环境的影响。

根据钻井地层的硬度、饱和度、温度等因素,选择合适的PDC钻头,以确保钻井工作的效率和质量。

1.2 钻井目标不同的钻井目标对PDC钻头的要求不同。

例如,对于探测天然气储层的钻井,需要选择具有较高冲击强度和耐磨性能的PDC钻头。

1.3 钻井参数钻井参数包括钻速、切削速度、进给速度等。

根据钻井参数的要求,选择具有相应性能指标的PDC钻头。

2. PDC钻头的安装对于PDC钻头的安装,需要依次进行以下步骤:2.1 准备PDC钻头在安装PDC钻头之前,需要检查钻头的质量和完整性。

确保PDC钻头没有损坏或磨损。

2.2 加固钻头连接部分将PDC钻头安装在钻杆的连接部分。

使用正确的扳手和力量,将钻头牢固地固定在钻杆上。

2.3 进行预检安装好PDC钻头后,进行预检。

确保钻头连接部分牢固可靠,并进行必要的检查和调整。

3. PDC钻头的使用注意事项在使用PDC钻头时,需要注意以下几点:3.1 控制钻速在钻井过程中,要根据地层的硬度和井眼的尺寸,适当控制钻头的转速。

过高的钻速可能导致钻头过度磨损或损坏。

3.2 保持稳定保持钻井过程的稳定性是使用PDC钻头的关键。

通过控制进给速度和注浆质量,保持钻头的稳定工作。

3.3 注意钻头冷却PDC钻头因为切削过程中会产生高温,所以需要进行有效的冷却。

采用合适的冷却液体,保持钻头的正常工作温度。

4. PDC钻头的维护定期进行PDC钻头的维护,可以延长其使用寿命。

以下是几个常见的维护方法:4.1 清洗和磨削定期清洗和磨削PDC钻头,去除切削面上的积土和残留物。

pdc钻头名词解释

pdc钻头名词解释

pdc钻头名词解释PDC钻头(Polycrystalline Diamond Compact)是一种用于石油和天然气勘探的钻井工具。

它由一块人工合成的聚晶金刚石覆盖在硬质合金的基体上构成。

PDC钻头的核心组件是聚晶金刚石覆盖层,它是通过高温高压合成技术制造而成。

聚晶金刚石是由许多小颗粒的金刚石晶粒以高温高压下结合在一起形成的。

这种结构使得PDC钻头具有非常高的硬度和耐磨性,能够在极端的地质条件下进行钻探。

PDC钻头的基体通常由硬质合金制成,它具有良好的强度和刚性。

硬质合金是由金属碳化物颗粒(如钨碳化物)和金属粉末(如钴)通过高温烧结而成。

这种基体的作用是支撑聚晶金刚石覆盖层,并传递旋转力和钻进力到岩石中。

PDC钻头由于其独特的结构和材料特性,具有许多优点。

首先,由于金刚石的硬度和耐磨性,PDC钻头能够在极硬的岩石中进行高效的钻探,提高了钻井的速度和效率。

其次,由于聚晶金刚石的高热导性,PDC钻头能够快速散热,减少了钻头的热损伤,延长了使用寿命。

此外,PDC钻头还具有较好的自清洁能力,减少了岩屑的堵塞和钻头卡钻的风险。

然而,PDC钻头也存在一些挑战。

首先,由于聚晶金刚石的高硬度,钻头在遇到大块的岩石时容易产生卡钻和断刀的问题。

其次,钻头的成本相对较高,需要进行精细的加工和合成。

此外,PDC钻头对钻井液的选择也比较敏感,需要根据地质条件和井筒要求进行调整。

总的来说,PDC钻头是一种先进的钻井工具,具有高效、耐用和适应性强的特点。

随着技术的不断发展,PDC钻头在石油和天然气勘探中的应用越来越广泛,为资源开发和能源产业的发展做出了重要贡献。

PDC钻头设计课件

PDC钻头设计课件

钻头剖面结构组成
• 钻头剖面包括:
– 顶点 – 锥形面 – 鼻部 – 肩部 – 外径弧面 – 保径部分
顶点
锥形面
保径部分 外径弧面
肩部 鼻部
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锥面角
• 顶点 –钻头的几何中心点
• 锥面 – 通常用角度来表示特点:
– 深锥面 (~90°) – 浅锥面 (~150°)
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深锥面特点
• 优点:
– 较高的稳定性 – 中心区域的金刚石覆盖率大
• 不足之处:
– 导向性不好; – 清洗效果不好; – 攻击能力低。
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肩部,外径曲面和保径
• 肩部
– 从鼻部外缘线到过渡面的曲面部分。
• 外径曲面
– “外径曲面” 保持肩部和保径部分之间光滑的 曲面。
• 保径
– 有助于钻头稳定和保持井眼尺寸。

休斯·克里斯坦森公司的新型PDC钻头及牙轮钻头

休斯·克里斯坦森公司的新型PDC钻头及牙轮钻头

休斯克里斯坦森公司的新型PDC钻头及牙轮钻头
卢芬芳;徐昉;申守庆
【期刊名称】《石油钻探技术》
【年(卷),期】2004(32)6
【摘要】美国休斯·克里斯坦森公司新近推出一种称为Genesis XT的新型PDC钻头,能够用于钻进硬度和研磨性更大的地层。

Genesis XT型PDC钻头采用了该公司的新一代切削齿和已获专利的切削深度控制技术,以便能在恶劣的钻井环境中提高钻头的稳定性和耐用性。

其新一代切削齿称之为OdysseyTM系列齿,
【总页数】1页(P31)
【作者】卢芬芳;徐昉;申守庆
【作者单位】江汉钻头股份有限公司产品开发所,湖北,潜江,433124;江汉钻头股份有限公司产品开发所,湖北,潜江,433124;江汉钻头股份有限公司产品开发所,湖北,潜江,433124
【正文语种】中文
【中图分类】TE921.1
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新型PDC钻头设计(英)时间:2008-12-30 振威石油网关注度:24129简介:最近推出的新型PDC钻头,在质量上有了很大提高。

主要介绍了史密斯钻头公司,Diamant Drilling Services等知名钻头公司推出的新型PDC钻头。

While roller cone bit technology still continues to make advances in insert shape, carbide composition and hydraulics design.Roller cone and PDC bit design has progressed from its fundamental foundation laid nearly fifty years ago. Factors such as depth of cut, cone offset angle, cone geometry, journal angle, tooth/insert count and spacing are still a part of this foundation. Modern design, as shown by the new products presented in this article, focus on details such as bearing configuration, bottomhole coverage and inter-insert (teeth) clearance relative to adjacent cones. Modern design focuses on modeling cone tracking as a measure of bottomhole clearance. Bit designers rely not only on bit run simulations in a particular formation, some simulate the effect of the BHA on the particular bit to get a complete picture of forces affecting bit performance. As new bits are introduced, they are also accompanied by ancillary services such as custom designing each bit to a particular application. The following new designs show that this will be the continuing trend.NEW TECHNOLOGY OVERVIEWThe following companies have released new technology within the past year.United Diamond and Ulterra Drilling Technologies. The TorkBuster torsional impact generator from United Diamond and Ulterra Drilling Technologies enables PDC bits to drill tough formations by supplying impact energy. “When a PDC b it enters high-compressive strength formations, there is a possibility for stick-slip to occur. If insufficient torque is available to fail the formation, the drill string will wind up and store energy,” Rick Dudman, Downhole Tool Manager at Ulterra/United Diamond, explains. “Once the energy required to shear the formation is accumulated, the rock shears and triggers a violent release of stored energy that causes higher-than-normal impact loads on the PDC cutters. This will cause chipping and de-lamination of the diamond surface, eventually leading to a damaged bit and a shortened run.”The impact generator applies a high-frequency torsional impact to the bit which, when combined with steady-state drillstring torque, results in an increase in horsepower directly at the bit. Run directly above a PDC, the impact generator is a short tool, Fig. 1. It has been run in directional wells below the motor in sliding mode and in vertical wells with high-performance motors.Diamant Drilling Services. Diamant Drilling Services has developed a fixed cutter bit, which leaves the center of the hole uncut, Fig. 2. The lack of bit center leads to the creation of a core, Fig 3. This core is broken by the bit itself and ejected at the side through a slightly enlarged junk slot. The core is then carried to the surface along with the other cuttings. This process leads to high quality cuttings for surface examination. The improvement is especially important where normal cuttings quality is poor due to the use of turbines or high speed motors together with impregnated diamond bits.The coring feature can be incorporated into impregnated diamond and PDC bits, Fig. 4.Smith Bits. Smith Bits recently introduced the Shamal Typhoon (ST) product line of roller cone drillbits, developed specifically for the unique challenges of Middle East drilling applications. This product line was developed because vast regions of the Middle East are transitioning into mature drilling provinces. One such opportunity for improving economics is in the large, upper-hole sections drilled through relatively soft formations with technologies that deliver increased performance and decreased risk.A study of the lithology/rock strength was undertaken to determine shale type/content and compressive strengths of formations drilled in a typical 17-1/2-in. and 16-in. section using Smith’s Drill Bit Optimization System (DBOS), followed by exhaustive dull grading of bits run in the target application.A systematic hydraulics analysis was also performed to provide conclusive insight into the specific factors that control ROP-performance gains in the target application. The results of this analysis provided the basis for the new bit designs.Technology platform. The ST platform is based on the synergistic combination of 13 patented and six patent-pending technologies including innovative cutting structures, a new hydraulics system, innovative insert geometries and the latest carbide materials.CFD analysis. The hydraulic system was developed using Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis techniques to evaluate fluid flow, to optimized cuttings removal and ensure the cutting structure is always drilling virgin formation. Specifically, the CFD modeling analysis was carried out to maximize ROP by balancing hydraulic flow, minimizing cuttings residence time and minimizing cuttings recirculation. CFD modeling analysis also minimized erosion by optimizing and controlling fluid velocity.Nozzle systems. As a result of the in-depth CFD and field analysis, Smith engineering developed ST’s unique six nozzle hydraulics systems consisting of three vectored extended outer nozzles and three dome jet inner nozzles to deliver the optimum hydraulic solution, Fig. 5. The main hydraulics system directs fluid flow to the leading edge of the cones for exceptional gauge row cleaning without contributing to cone shell erosion. The dome jets are pointed at the mid and inner cutting rows but are located far enough from the cone to avoid steel erosion/lost inserts common with the traditional center jet. The combined effect of these six precisely oriented flow patterns creates significant improvements in the path and velocity of the drilling fluid. The system provides an optimized solution for bit and/or bottom hole balling environments or any combination of the two.Cutting structure. Shamal Typhoon design engineers precisely calculated insert geometry and row positioning to achieve the ideal balance between maximizing ROP while retaining a high level of durability, Fig. 6. The new row geometry is complemented by an array of insert shapes that enable tailoring a bit’s cutting structure to ensure optimal ROP performance, Fig. 7. The Inciso is the latest insert shape and joins the Dogbone, ACE, and chisel inserts. Engineers can use a combination of insert geometries on a single design in order to fine-tune a bit to the operator’s application-specific requirements.New carbide grades. Smith Bits is a broad range of proprietary carbide grades with unique microstructure characteristics that offer the difficult-to-achieve balance of impact durability andabr asion resistance. These systematic advances enable the ST bit’s new carbide grades to provide significant increases in fracture toughness compared to those used in the original Shamal product line.IDEAS . As an integral part of the Shamal Typhoon design process, engineers modeled and certified the performance of the ST bit in Smith’s Integrated Dynamic Engineering Analysis System (IDEAS). IDEAS is a comprehensive time-based 4D modeling tool that accurately predicts a bit’s performance and behavior using finite element analysis, laboratory-derived drilling mechanics and physical input data that accurately characterizes the attributes of the total drilling system. The accuracy of the IDEAS system then allows the designer to certify the performance in a virtual environment so the operator is assured the bit will meet their performance objectives.Halliburton Security DBS Drill Bits. With introduction of new Direction by Design software, Security DBS Drill Bits provides a tool that quantifies the effects of even slight design changes on the ability of a bit to drill a deviated well-before the bit is built.In this front-end approach to design engineering, Security DBS applies accumulated knowledge through a proven bit design platform that provides the unique ab ility to “model, measure and optimize”a design before the bit is ever run. Instead of trial and error, customers benefit from “art to part” engineering, so that what is designed is what is run in the field.‘Art to part’ vs. trial and error. Incorporating first-hand customer input into the bit design function, Security DBS Application Design Evaluation (ADE) service specialists work directly with the customer to define application-specific bit solutions that account for both how the bit will be steered and how it interacts with the formation to be drilled. For example, the recognized benefits of controlling torque by limiting cutter engagement long ago made depth of cut a standard consideration in PDC bit design. Today, however, front-end engineering enables Security DBS bit designers todetermine precisely how much to limit depth of cut, why to limit it, and when to do so - while always taking into account the directional tendencies of the bit.Further advancing design engineering for optimal directional performance, the new Direction by Design software determines the effects of bit geometry parameters on steerability and walk rate for a given bit according to the specific drilling system used.Where previous kinematics models represented bit motion by axial penetration rate, rotational speed and lateral penetration rate or side cutting, the design software meshes specific bit design features and formation characteristics in three dimensions, and simultaneously uses bit rotation, axial penetration, tilting motion, and formation properties to simulate the bit/formation interaction, Fig. 8.In terms of directional bit design, this enables designers to predict side force required, walk force and speed in azimuth direction for a specific bit design in a given drilling application. In addition, bit torque variance during directional drilling is calculated to account for different bit behaviors during kick-off, build and hold drilling modes. The new cutter/rock interaction model at the heart of the design software enables directional drill bits to be designed with optimum bit walk characteristics for drilling a specific wellbore profile with a specific drilling system. As a result, PDC bit designs can be optimized and sent to the field with directional performance attributes already known before the bit is ever run in hole.Bit-Tech SPH. The B45T is Bit-Tech SPH’s new drillbit series, Figs. 9 and 10. Scott Strange, Bit-Tech SPH president, says the new series has an additional patent-pending, back-to-back, 13-mm and 11-mmtandem-cutter arrangement that will be available in variable configurations custom made for each application, Fig. 11. A lso, available will be the new patent-pending variable-groove depth PDC cutters in a flat and dome configuration with a host of other patent pending cutter options, Fig. 12. The B45T is an upgrade from the company’s B45 Series five-blade PDC bit. The B45T is in the early testing stages in Canada and will be available in early 2009 in the US.NOV ReedHycalog. The primary challenge for most operators with directional drilling systems is the control of vibration that can be very detrimental to overall performance and drilling efficiency. The SystemMatched Directional Solutions product line from NOV ReedHycalog incorporates features to improve directional drilling performance. Within the proven Rotary Steerable line, SmoothTorque Torque-Control Components (TCC) can be located in the face of the bit to reduce stick-slip problems, Fig. 13. The SmoothSteer tapered gauge can be used to facilitate bit tilt, reducing torque problems and improving dogleg capability. The range also includes a selection of gauge geometries and cutting structures to provide the desired sidecutting to truly match the directional system and trajectory requirements.The fixed-cutter motor-steerable bits have been engineered to suit the more powerful steerable motors now in common use. These bits deliver superior tool-face control while maintaining high ROP in both sliding and rotating modes. The motor steerable bits have four fundamental design features that include use of the SmoothTorque TCC, but also specific SmoothTorque lateral inserts and a unique gauge design that efficiently reams the hole and reduces drag. Within the SystemMatched product line, the offset of the TCC inserts is critical to torque control and can be readily modified, allowing the cutting structure to be optimized for penetration rate, rather than limiting the ROP to control torque. This is an advantage over design concepts that fix the offset at the manufacturing stage.To ensure consistent and accurate matching of the bit to the specific drive and trajectory, NOV ReedHycalog developed an interactive, intranet tool for optimization of bit selection. This unique SystemMatcher software incorporates logic regarding tool operation and trajectory requirement, and assesses these against key characteristics of the bit including length, profile, gauge geometry, cutting structure and sidecutting capability, Fig. 13.Hughes Christensen. For holes 16 in. and larger, Hug hes Christensen’s Big Quantec PDC bits contain advances in PDC cutter technology and bit stability to drill further and faster consistently. PDC drilling in large-diameter holes is challenged by high torque and excessive vibration. This new PDC addresses these challenges with strategically engineered technology, Fig. 14.Diamond Volume Management optimizes the profile and cutter position for minimal vibration. Patented EZSteer depth-of-cut control technology offers excellent directional control, reducing bit reactive torque to manageable levels. Patented Lateral Movement Mitigator delivers secondary stability. Computational fluid dynamics optimizes hydraulic performance. The new bits are equipped wit h application-specific cutters, appropriate for the formation.GaugeProXPR expandable reamer is Hughes Christensen’s newest concentric hole enlargement technology, Fig. 15. A ball-drop mechanism activates the cutter blades, which are deployed with fluid circulation and deactivated when circulation is stopped. This design eliminates premature triggeringindependent of WOB, flow or BHA pressure, with the pilot bit design synchronized to the expandable reamer in a fit-for-purpose drilling assembly. Operators can drill and ream simultaneously or enlarge a previously drilled pilot hole. The blade motion-angled radially outward and upward-is a fail-safe measure to ensure cutter blade retraction.The new expandable reamer uses a simple design with minimal parts and no complex tool mechanisms. The one-piece body is constructed from a high tensile, fatigue-resistant material. This design, combined with proprietary hardfaced interchangeable wear pads, is designed to mitigate heat-affected zones and crack propagation. Interchangeable nozzles for each cutter blade are placed strategically, through computational fluid dynamics analysis, improving cuttings removal and transport.Varel International. Operators continue to demand increased energy inputs on drillbits through greater WOB and higher RPMs for faster drilling. This energy causes additional stress to the internal components of the drillbit and can cause issues downhole. Drillbit technology has evolved to meet the industry demand by offering solutions to thermal degradation of drillbit components and more effective cleaning of the wellbore for greater efficiency.Varel International developed the High Energy roller cone series to address and meet these industry requirements, Fig 16. The company used a systematic approach and produced a series that can reliably withstand high energy inputs while maintaining drillers’ expectations of high ROP and increased footage.Seal enhancements in this new series led engineers to two patent-pending innovations; the seal gland geometry and a thermal heat shield. The Varel team developed a conical seal gland which positions the seal in such a way that it can better handle pressure fluctuations and still maintain a preferred sealing location and interface. The addition of a heat shield disc deployed between the seal and the inner bearing acts as a thermal insulator, protecting the seal from excessive thermal energy.The improved seal/bearing system incorporates a more robust journal bearing in order to support heavier loads. This was accomplished by reducing bearing clearance variations and restructuring the bearing areas. An additional modification is the advanced lubrication compensation system, featuring a self-draining reservoir chamber to reduce cuttings build-up adjacent to the top of the reservoir, protecting components from damaging debris. These enhancements work together to improve the longevity of the seal/bearing system and extend the life of the drill bit.Precision hydraulics and cleaning efficiencies. The V-jet enhanced hydraulics package is included in the series to provide improved hydraulic and cleaning efficiencies. The package provides precision aiming of the nozzle flow to achieve excellent cuttings cleaning of the teeth while also avoiding erosion of the bit’s cones and the borehole wall due to recirculation.Bridgeable technology. Varel has created a closed-loop system, specific to drilling applications, for drillbit design and optimization. By exploiting the synergies of their multiple software platforms, software engineers bridged separate pieces into a more holistic system. Instead of stand-alone products, the company has developed a process for drillbit optimization: the output of one software tool is the direct input to another simulator.GeoScience, Varel’s proprietary well log, lithology and rock property analysis software, uses customer-supplied mud logs, drilling logs and electric log data to build a virtual model of the wellsections to be drilled. During this process, offset bit performance is evaluated using a specific energy method and a proprietary criterion named Drilling Impedance (DRIMP) that allows for correlation across different bore diameters. The method allows the program to more accurately define the cutting structure, type and size of PDC cutter to be recommended for the application through its output.Using the GeoScience outputs as a guide, the drillbit design and cus tom cutting structure is then created with the SPOT (Simulateur Pour l’Optimisation des Trépans) software package. This engineering tool can predict a PDC bit’s directional behavior and cutting structure efficiency and match that with the operations needs in term of bits directional signature as well as provide a performance prediction for the lifespan of the bit. Based on the combination of these two software packages, a complete simulated well is possible. The design is modeled and the cutting structure is analyzed in the defined application and environment and with the particular drive that will be used.After reviewing the results, an optimized cutting structure is modeled and run again in the numerical drilling simulator to verify that the modification is addressing the required necessary optimizations noticed in the first cutting structure iteration. The bit signature is defined and parameters guiding the manufacturing of the bit are delivered./news_sec/11635.htm。

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