砾石地层用PDC钻头的设计与应用

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PDC钻头钻井条件下的地质录井技术探讨

PDC钻头钻井条件下的地质录井技术探讨

PDC钻头钻井条件下的地质录井技术探讨PDC钻头是目前钻井领域中使用较为广泛的一种钻头类型,它具有高效、耐磨、适应性强等优点,适用于各种地质条件下的钻井作业。

在钻井作业中,地质录井技术是非常重要的一项工作,它能够为钻井工程提供地质信息,帮助工程师更好地了解井下地质情况,从而指导钻井作业。

本文将以PDC钻头钻井条件下的地质录井技术探讨为主题,对地质录井技术在PDC钻井中的应用进行分析和讨论。

一、PDC钻头钻井的特点PDC钻头是由聚晶金刚石和硬质合金基体制成的一种钻头,具有高效、耐磨、长寿命等特点。

在PDC钻头钻井作业中,由于其优越的性能,往往能够实现快速、高效的钻井作业,因此受到了广泛的应用。

PDC钻头对地层的适应性较强,能够适应不同硬度、不同类型的地层,钻进效率较高,因此在各种地质条件下均能够发挥出色的性能。

二、地质录井技术在PDC钻井中的应用1. 钻进过程中的地质录井技术在钻进过程中,地质录井技术能够对岩心、钻井液等进行实时监测和记录,获得有关地质构造、岩性、孔隙结构、地层压力等方面的信息。

通过地质录井技术,工程师可以及时了解井下地质情况,指导钻井作业,确保钻井安全和效率。

PDC钻头钻井过程中,地质录井技术可对岩心进行采样分析,提供地层岩性、构造特征等信息,为后续的油气勘探、开发提供重要数据支撑。

PDC钻头钻井作业因其高效、耐磨等特点,往往在较为复杂的地质条件下进行,需要对地层进行准确的录井分析。

地质录井技术能够帮助工程师及时获取井下地质信息,指导作业,减少事故风险,提高钻井效率。

在PDC钻头钻井作业中,尤其要注意地层中可能存在的大理石层、凝灰岩层等较硬地层,地质录井技术要保证对这些地层的准确录井和分析,指导钻井参数的调整和作业的安全进行。

随着现代科技的不断进步,地质录井技术也在不断创新和发展。

在PDC钻头钻井条件下,随着井下传感技术的广泛应用,实时数传、远程遥控等技术的发展,地质录井技术可以实现更为精准和便捷的数据采集和分析,为钻井作业提供更为全面的地质信息支持。

PDC钻头的特点与合理使用的探讨

PDC钻头的特点与合理使用的探讨

174PDC钻头代表了钻头的一个新的发展阶段。

这种钻头通过破碎岩石作用钻进岩石。

安全系数高,风险低。

金刚石复合片为聚晶片,后约1/32in,镶嵌在已植入钻头本体预先所钻的洞内的碳化物金属块里。

1 PDC钻头的结构PDC钻头结构有钢体与胎体两种类型,其中胎体钻头的材料为铸造碳化钨粉,经烧结制成钻头,在烧结时钻头工作面留下窝槽,然后再在窝槽上直接焊接复合片。

钢体钻头的材料为整块合金钢经机械加工铸成,然后在碳化钨齿柱上将复合片制成切削齿,并将切削齿镶嵌在钻头体上,保径部位也是将金刚石块或其他耐磨性材料镶嵌在钻头体上,为防止冲蚀,可在钻头工作面上喷涂一层耐磨材料。

PDC钻头工作面的几何形状其对钻头的稳定性、井底清洗、钻头磨损及钻头各部荷载的分布都有明显的影响。

钻头工作面性状有五个基本要素,包括顶部、内锥、肩部、侧面与保径。

2 PDC钻头的工作原理PDC钻头实际上就是微型切削片刮刀钻头,所以PDC 钻头的工作原理基本与刮刀钻头的基本相同,在软至中硬的地层中钻头通过剪切方式将岩石破碎,在较小的钻压下就能够完成高机械钻速。

由于聚晶金刚石层极薄(1mm)左右、极硬,且比碳化钨衬底的耐磨性高100倍以上,因此在切削岩石过程中刃口能保持自锐。

3 PDC钻头的特点PDC钻头特点主要有以下几个方面:即没有活动的零件,切削钻用能力强,钻头有较长的使用寿命,和比其它类型钻头相比较其机械钻速和抗冲击性更高,最适合于井下动力钻井。

获得极高的机械钻速,与牙轮钻头相比,PDC钻头本身没有活动件,可防止掉牙轮等井下事故与复杂情况的发生。

4 PDC钻头适用性PDC钻头主要在软至中硬地层中比较适用,地层有适度的研磨性,PDC钻头在砾石、燧石及大段不均质地层中应该避免使用。

同时根据地层的具体情况要选择合适的PDC钻头,当遇到硬且脆的地层则要选择布齿密度大、切削齿初刃小的钻头类型;遇到软土地层则需要选择布局密度小、切削齿初刃大的钻头,增加钻头的吃入深度以及有助于井底清洗,防止钻头泥包。

PDC钻头损坏机理及合理使用(李长录)

PDC钻头损坏机理及合理使用(李长录)

PDC钻头的损坏机理及合理使用李长录(中国石油集团公司海洋工程有限公司钻井事业部,天津,大港,300280)摘要:PDC钻头在软到中等硬度地层中具有很好的破岩性能,机械钻速高,使用寿命长,钻井工作效率得到了大幅提升,综合经济效益显著,因而在钻井工程中得到了广泛应用。

但是由于PDC 钻头对于使用地层和工作条件敏感性强,在砾岩层及软硬交错等非均质地层中未能取得良好的使用效果,因此有必要针对砾岩层的地层性质,研究其主要失效形式和损坏机理以便于合理使用PDC 钻头,进而提高其使用寿命。

关键词砾岩层PDC钻头损坏机理合理使用引言PDC钻头具有钻速快、效率高等明显的优势。

但目前的PDC钻头只能有效地钻进软到中硬的比较均质的地层,而在砾岩层和软硬交错的等非均质地层中,或钻速低,或寿命短。

因此了解PDC钻头的损坏机理及合理使用对于节省钻井成本具有非常重要的意义。

1.PDC钻头钻进砾石层损坏机理分析1.1PDC钻头钻进砾岩的失效形式分析对于PDC 钻头,主要有磨损和冲击损坏两种失效形式[1](1)磨损复合片主要由两部分组成,上面是聚晶金刚石层,下部是起支撑作用的碳化钨基底,由于材料性质的不同导致它们之间存在着残余应力和内部缺陷,在切削齿与岩石产生的摩擦力的作用下,金刚石微粒会从基底脱落,从而导致切削齿发生磨损,又称为磨粒磨损或研磨性磨损。

磨损表现为复合片切削刃逐渐被磨钝,磨损面逐渐增大,钻头机械钻速逐渐降低。

与其他失效形式相比,磨损是一种相对稳定的失效形式,贯穿于整个钻头的工作过程。

磨损速度主要取决于切削齿的受力、切削刃与岩石接触面上的温度、切削速度、岩石研磨性以及切削齿的耐磨性。

(2)冲击损坏这种形式的钻头损坏是由作用在切削齿上的冲击载荷引起,表现为切削齿碎裂或金刚石层剥落等。

冲击损坏主要有两种形式:①崩刃崩刃表现为切削齿刃面上金刚石层碎裂,主要由切削齿上的切向载荷引起是最常见的冲击损坏形式。

钻头的大部分钻压和扭矩都施加于复合片切削刃上,受力面积很小,当钻头钻进比较硬或者非均质性较强的地层时,PDC 切削刃会受到较大的沿钻头切向的冲击载荷,由于复合片脆性大,从而导致切削刃发生破裂,其裂纹起源于金刚石层圆柱面上。

PDC钻头钻井条件下的地质录井技术探讨

PDC钻头钻井条件下的地质录井技术探讨

PDC钻头钻井条件下的地质录井技术探讨PDC钻头是一种常用于石油钻井的特殊钻头,它能够在复杂地质条件下高效地完成钻井作业。

地质录井技术则是用于记录和分析地层岩石特征、井壁稳定性和油气藏性质等信息的技术。

本文将针对PDC钻头钻井条件下的地质录井技术进行探讨,探讨PDC钻头对地质录井技术的影响和优化方法,以及应对PDC钻头钻井条件下的地质风险。

一、PDC钻头的特点及适用条件PDC(Polycrystalline Diamond Compact)钻头是一种利用工业合成金刚石切削岩层的钻头,其具有高硬度、耐磨损、良好的钻进速度和稳定的性能。

PDC钻头适用于钻探中硬、脆性差的地层,在钻探深度和速度上具有明显优势。

PDC钻头特点主要有以下几点:1. 高硬度。

PDC钻头具有硬度非常高的切削齿,可以快速穿过硬质地层,提高钻井效率。

2. 耐磨损。

PDC钻头的切削齿采用坚硬的金刚石,耐磨损性强,能够长时间保持切削效果。

4. 适用范围广。

PDC钻头适用于各种地质条件下的钻井作业,尤其在硬质地层和高速钻井条件下表现出色。

二、PDC钻头对地质录井技术的影响PDC钻头钻井条件下的地质录井技术面临着一些挑战和影响,主要表现在以下几个方面:1. 钻井速度快。

PDC钻头具有快速的钻井速度,地质录井过程受到了时间压力和快速变化的地层条件的影响,需要及时准确地记录和分析地质信息。

2. 井壁稳定性差。

PDC钻头在钻井过程中可能会出现井壁稳定性差的情况,需要及时调整录井技术和井壁加固措施。

3. 地层岩石特征记录不清。

PDC钻头对地层岩石进行破碎切削,有时会导致地质录井设备无法准确记录地层岩石特征,需要寻求记录技术的改进和优化。

4. 油气藏性质分析受到影响。

PDC钻头钻井可能会产生较多的岩屑,并对地层中的油气藏性质产生影响,需要对录井技术进行适当改进。

2. 适时进行录井操作。

鉴于PDC钻头的快速钻进速度,地质录井人员需要密切配合钻井工程师,适时进行记录和分析操作,确保录井数据的准确性和完整性。

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。

改进型PDC钻头在辽东油田群的探索与应用

改进型PDC钻头在辽东油田群的探索与应用

改进型PDC钻头在辽东油田群的探索与应用摘要:辽东湾海域分布着多个大型油田群,贡献突出,但特有的底砾岩层常导致PDC钻头过快损坏,严重制约了作业时效再提升。

为攻克此难题,联合PDC钻头厂家,在分析已钻数据及岩石特性的基础上,对力平衡设计、结构稳定性、刀翼防涡设计、井底流场优化等方面进行针对性改进优化。

改进型PDC钻头从根本上解决了PDC 钻头钻砾岩层及毗邻砂泥岩复合层的难题,节省了大量作业时间,经济效益明显,具有重要的推广应用价值。

关键词:PDC钻头;底砾岩层位;力平衡设计;刀翼防涡设计;流场优化伴随着中海石油总公司的成长壮大,渤海油田也得到长足发展,逐步成为中国重要的能源基地。

依据海油规划,2010年到2020年期间渤海油田钻完井工作量预计总计为4000余口。

如此密集的海上油气田开发,对海洋石油钻井提出了更高要求,也推动海洋石油科技的发展进步,一大批新工具新工艺应运而生,其中包括PDC钻头的推广使用。

在中海油成长初期,常使用牙轮钻头钻进,但存在钻速慢、进尺短等缺点,一个井段需用3~4只钻头。

随着聚晶金刚石复合片技术的成熟,聚晶金刚石复合片钻头[1](即PDC钻头)凭借其高钻速、长寿命的优势特性,在中海油钻井中逐步得到认可和普遍使用[2],钻井时效也因此有了显著提升。

但是渤海部分特殊地层则限制了其进一步推广,其中辽东海域的馆陶组厚底砾岩层最为典型。

该底砾岩层胶结致密,质地坚硬,对PDC钻头的破坏极大。

如何成功钻穿辽东底砾岩层,已成为后续作业重点[2]。

1 PDC钻头钻砾岩层的困难与尝试辽东湾海域属河流相沉积,馆陶组底部有一段质地极为坚硬的砾石层,称为“底砾岩”,垂厚约在60~80m,返出岩屑粒径为5~8mm,最大粒径16mm。

当钻遇该底砾岩时,PDC钻头刀翼肩部和鼻部迅速遭到破坏、从而丧失钻进能力,如图1[2]。

Fig. 1 Returns of Liaodong Bay conglomerate and the PDC bit out of hole2005年钻井部与钻头公司合作,研发C型钻头[3][4],在辽东湾中部海域使用获得成功(SZ36-1等油田)。

pdc钻头名词解释

pdc钻头名词解释

PDC钻头名词解释1. 引言PDC钻头是石油钻采工具之一,广泛用于石油勘探和采油作业中。

本文将对PDC钻头进行详细解释,并探讨其相关技术和应用。

2. PDC钻头概述钻头是一种用于在地下钻孔的工具,PDC钻头是其中一种类型。

PDC(多立克结晶体)是一种非常坚硬的合成金刚石制成的切削材料,常常用于制造高效、耐用的钻头。

PDC钻头以其高度的切削效率和出色的耐磨性而备受石油工业的青睐。

3. PDC钻头结构和原理PDC钻头通常由刀具体和钻头体两部分组成。

3.1 刀具体刀具体是PDC钻头的中央部位,由多个PDC切削齿粘结在刀具体表面上。

这些切削齿通常由金刚石颗粒通过高温高压制成,然后与刀具体表面粘合。

PDC切削齿的形状和布局可以根据不同的应用需求进行设计,以实现更好的切削效果和稳定性。

3.2 钻头体钻头体是PDC钻头的外层部分,通常由高强度的合金材料制成。

它的主要功能是固定PDC切削齿和传递钻探液到切削部位,同时提供必要的强度和刚性,以抵抗来自地下岩石的巨大压力和摩擦。

3.3 工作原理PDC钻头通过旋转的方式将切削齿与地下岩石接触,产生摩擦力,将岩石表面磨削下来。

同时,钻探液通过钻头体进入切削部位,冲刷碎屑并冷却钻头。

切削过程中,切削齿会因摩擦而加热,但由于PDC切削齿具有良好的导热性,它们能迅速散发热量,避免过热造成切削效率下降或切削齿破碎。

4. PDC钻头的优势相比传统的钻头类型,PDC钻头具有许多优势。

4.1 高效切削PDC钻头采用多个粘合在刀具体上的PDC切削齿,这种设计可以实现高效的切削,快速消耗岩石表面,提高钻探效率。

4.2 耐磨性强PDC切削齿具有良好的耐磨性,能够承受长时间的高强度切削,减少了频繁更换切削齿的需要,提高了钻头的使用寿命。

4.3 高度稳定PDC钻头的切削齿布局和形状经过精心设计,可以实现平衡切削力和稳定性。

它们减少了钻头的震动和偏离轨迹的可能性,确保了钻孔的准确度和质量。

4.4 适应多种地质环境PDC钻头可以适应各种地质环境,如软土、硬岩、砾石等。

胜利油田东营北带砂砾岩体PDC钻头个性化设计与应用

胜利油田东营北带砂砾岩体PDC钻头个性化设计与应用

第37卷第5期2015年9 月石 油 钻 采 工 艺OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGYVol. 37 No. 5Sept. 2015文章编号:1000 – 7393(2015 ) 05 – 0063 – 05 doi:10.13639/j.odpt.2015.05.016胜利油田东营北带砂砾岩体PDC钻头个性化设计与应用刘天科 刘成贵 刘湘华 李文明 路 峰 李延伟(胜利石油管理局黄河钻井总公司,山东东营 257064)引用格式:刘天科,刘成贵,刘湘华,等.胜利油田东营北带砂砾岩体PDC钻头个性化设计与应用[J].石油钻采工艺,2015,37(5):63-67.摘要:针对胜利油田东营北带丰深1与盐227区块沙四下砂砾岩体地层岩石研磨性强、可钻性差、机械钻速低、钻头寿命短的技术难题,开展了旋流PDC钻头个性化设计与应用研究。

通过室内实验,优选出了适合该地层特点的PDC切削齿类型;通过电脑模拟,优化了钻头的冠部轮廓、切削结构和切削齿后倾角设计;研制出旋转射流喷嘴,设计并试制了水力与机械联合破岩的新型PDC钻头。

在丰深1-平1井的砂砾岩体地层中进行了钻井试验,与其他类型PDC钻头相比,机械钻速提高了46.8%,单只钻头进尺提高了69.6%;与牙轮钻头相比,机械钻速提高了48.1%,单只钻头进尺提高了156.5%。

在盐227井工厂砂砾岩体井段推广应用也取得了明显的提速效果,机械钻速提高26%,平均单只钻头进尺提高102 m。

研究成果对PDC钻头个性化设计具有一定的借鉴意义,对硬的强研磨性地层钻井提速具有推广应用价值。

关键词:砂砾岩体;PDC钻头;个性化设计;旋转射流;切削齿中图分类号:TE921+.1 文献标识码:AIndividual design and application of PDC bitfor glutenite in Shengli Oilfield in the northern zone of DongyingLIU Tianke, LIU Chenggui, LIU Xianghua, LI Wenming, LU Feng, LI Yanwei(Huanghe Drilling Corportion, Shengli Petroleum Administration, Dongying 257064, China)Abstract: In view of the technical challenges like strong abrasiveness of rocks in lower glutenite formations of Shasi Section in Fengshen-1 Block and Yan-227 Block of Shengli Oilfield in the northern zone of Dongying, poor drillability, low ROP and short life of drilling bits, the individual design of rotational flow PDC bits and their application research were carried out. Through indoor experiment, the type of PDC cutting teeth suitable for such formations was selected. T he design of the crown profile of the bit, its cutting structure and the caster angle of cutting teeth was optimized. A rotary jet nozzle was developed, and a new PDC bit was designed and trial-produced which breaks the rocks jointly by hydraulic and mechanical forces. A drilling experiment was conducted in glutenite formation in Ping 1-Well of Fengshen-1 Block. Compared with other types of PDC bits, its ROP is increased by 46.8%, and footage of single bit is up by 69.6%. Compared with roller bit, its ROP is increased by 48.1% and footage of single bit is up by 156.5%. Promotion and application of this bit in glutenite interval in Well Yan 227 also result in significant speeding effectiveness, for example, the ROP was up by 26% and the average footage of single bit was up by 102 m. The research findings are of some guiding significance to the individual design of PDC bits and are of promotion value for accelerating in formations with strong abrasiveness.Key words: glutenite; PDC bit; individual design; rotary jet; cutting tooth作者简介:刘天科,1963年生。

PDC钻头设计与优选技术

PDC钻头设计与优选技术

PDC钻头设计与优选技术PDC钻头的设计包括刀体结构设计和PCD片设计两个方面。

刀体结构设计是指设计钻头的外形和内部通道结构,以适应不同的钻井条件和作业需求。

常见的刀体结构包括梯形刀体结构、平底刀体结构和球形刀体结构等。

梯形刀体结构适用于软、中等硬度的岩石,平底刀体结构适用于硬岩和石英等非均质岩石,而球形刀体结构适用于软岩、泥质岩石等易堵塞的地层。

此外,刀体结构还需要考虑通道设计,以确保冷却液和岩屑能够顺利地通过钻头。

PCD片设计是指设计金刚石颗粒的形状、分布和固化方式,以获得更好的切削性能和使用寿命。

常见的PCD片形状包括圆形、矩形和三角形等。

圆形PCD片适用于软岩和泥质岩石,矩形PCD片适用于中等硬度的岩石,而三角形PCD片适用于硬岩和石英等非均质岩石。

此外,PCD片的分布也需要考虑,通常采用均匀分布或者密集分布的方式,以提高整体的切削效果和使用寿命。

固化方式决定了PCD片与刀体之间的结合强度,一般采用高温高压、高温低压和超高压等方式,确保PCD片能够牢固地固定在刀体上。

PDC钻头的优选技术主要是根据不同的地质条件和作业需求来选择最合适的钻头参数。

一般来说,硬度大、磨损大的地层适合选用具有较多PCD片且PDC钻头刃磨度较强的钻头;而软、破碎易塌方的地层则适合选用刃磨度较低的钻头。

此外,还需要考虑钻头的速度和压力等参数,不同的地层压力和速度对切削效果和钻井效率都有影响。

因此,根据具体的地质条件和作业需求,通过试验和模拟分析等方法来选择最合适的钻头参数,可以提高钻井效率和降低成本。

总之,PDC钻头的设计和优选技术是提高钻井效率和保证钻孔质量的关键。

通过合理的刀体结构设计和PCD片设计,可以获取更好的切削性能和使用寿命。

根据不同的地质条件和作业需求来选择最合适的钻头参数,可以提高钻井效率和降低成本。

随着石油工程和地质勘探等行业的不断发展,PDC钻头的设计和优选技术也将不断完善和创新。

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。

浅析PDC钻头地质录井措施

浅析PDC钻头地质录井措施

浅析PDC钻头地质录井措施【摘要】PDC钻头在地质录井中的应用意义非常重要,对于提高钻井效率和地质信息的获取具有关键作用。

本文首先介绍了PDC钻头的特点与优势,然后详细讨论了地质录井过程中PDC钻头的选择原则和使用方法。

还指出了PDC钻头地质录井措施的注意事项,包括钻头的保养和调整等。

通过对PDC钻头地质录井效果的评价,强调了其在地质勘探中的重要性。

结论部分总结了PDC钻头地质录井措施的重要性,并展望了PDC钻头在未来的发展前景。

通过本文的介绍与讨论,读者可以更好地了解PDC钻头在地质录井中的应用和优势,从而提高钻井效率和地质勘探的准确性。

【关键词】关键词:PDC钻头,地质录井,应用意义,特点,优势,选择原则,使用方法,注意事项,效果评价,重要性,未来发展。

1. 引言1.1 介绍PDC钻头在地质录井中的应用意义PDC钻头(Polycrystalline Diamond Compact)是一种利用多颗金刚石晶体通过高温高压技术固结在硬质合金基体上制成的超硬材料钻头,具有很高的硬度和抗磨损性能。

在地质录井中,PDC钻头的应用具有重要意义。

PDC钻头具有良好的钻进效率和稳定性,可以在不同地质条件下实现高效快速的钻井作业。

其优异的抗磨损性能和较长的使用寿命,有效减少了换钻次数和停工时间,提高了钻井效率,降低了钻井成本。

PDC钻头在地质录井过程中具有较强的适应性,可以钻探各种不同类型的地层,包括软岩、硬岩、砂岩等。

PDC钻头可根据不同地质条件进行合理配置和组合,提高了钻井作业的成功率和钻井质量。

PDC钻头的使用还可以减少对环境的影响,降低了潜在的安全风险。

通过合理选择PDC钻头和优化录井措施,可以有效避免钻井事故的发生,保障工作人员的安全和井下设备的完好。

PDC钻头在地质录井中的应用意义非常重大,不仅可以提高钻井效率和质量,减少钻井成本,还可以保障工作人员的安全,实现可持续发展。

对PDC钻头地质录井措施进行深入研究和应用具有积极的意义。

用于砾石夹层钻进的新型PDC钻头的研制与使用

用于砾石夹层钻进的新型PDC钻头的研制与使用

收稿日期:2006-07-04基金项目:中石化中原石油勘探局科研项目(编号:审技2005-0008)作者简介:李天明(1964-),男(汉族),湖南人,中国地质大学长江钻头有限公司副研究员,钻探工程专业,从事金刚石钻头研制与开发工作,湖北省武汉市鲁磨路388号,ztgs @cug ;李大佛(1937-),男(汉族),湖南人,中国地质大学长江钻头有限公司教授,机械专业,从事金刚石钻头研制与开发工作;陈洪俊(1963-),男(汉族),湖北武汉人,中国地质大学长江钻头有限公司副研究员,掘进专业,从事金刚石钻头研制与开发工作。

用于砾石夹层钻进的新型PDC 钻头的研制与使用李天明,李大佛,陈洪俊,雷 艳,刘红旗(中国地质大学长江钻头有限公司,湖北武汉430074)摘 要:无压浸渍工艺生产的PDC 石油钻头钻遇砾石夹层不适应。

根据砾石夹层砾石坚硬、软硬互层、非均质、研磨性强的特点,研究了新型PDC 钻头,在钻头结构上主要采取外抛内锥带辅助切削齿的结构形式,在复合片上主要采用非平面结合方式,即采用双向多条直槽非平面结合。

按此方案设计与生产了3只钻头,分别在3口井试用,直接钻穿砾石夹层馆陶组地层井段,钻井效率提高26%,突破了砾石夹层钻进不能使用PDC 钻头的禁区。

关键词:砾石夹层;PDC 钻头;辅助切削齿;非平面结合方式中图分类号:TE921+.1 文献标识码:A 文章编号:1672-7428(2006)08-0057-04Deve l opm en t and App lication of a New T ype of PDC B it D rilling i n Cobb le I n terbed /LI T ian m i ng,LI D a fo,CHEN H ong jun,LEI Yan,LIU H ong q i (Chang ji ang B it Co m pany ,Ch i na U n i versity of G eosciences ,W uhan Hubei 430074,Ch i na)Abstract :PDC dr ill bit manu f actured by i nfiltrati on process w ith vi brati on does not work effecti vely i n cobb l e i nterbed ,a ne w type o f PDC bit was developed because of t he characteristics of high hardness ,i nterbed ,i nho m ogene i ty and hi gh abrasiveness .T he struct ure of bit crown is of outside parabo l a i nsi de cone features w it h auxiliary cutti ng edges ;and PDC is o f non pl ane ,tha t is ,multi groove bi nd i ng has been adopted .A ccordi ng to the new desi gn ,3b i ts w ere produced and t o be tr i ed i n 3w ells sepa rate l y .It s ho w s dr illi ng e ffi c i ency i ncreased by 26%,and the new t ype of PDC b it has advantages i n dr illi ng cobbl e f o r mati on .K ey word s :cobb l e i nterbed ;PDC b it ;aux ili ary cu tti ng e l ement ;non p l ane b i ndi ng无压浸渍工艺生产的PDC 石油钻头在我国已经广泛应用,并且获得了很好的经济指标,但钻遇砾石夹层却不适应,操作规程规定要提钻换牙轮钻头钻穿砾石夹层后才能再用PDC 钻头钻进,这样既费时费力,还要加大成本,可以说是PDC 钻头钻进和推广中的一个 拦路虎 。

用于砾石夹层钻进的新型PDC钻头的研制与使用

用于砾石夹层钻进的新型PDC钻头的研制与使用

复位 置切
削岩石 。这不仅提高 了复合 片的工作 刚度 , 延长 了 复合片使用寿命 , 而且还将为提高切削速度起 主要 作用。因为这将有利于岩屑不致沿切削齿的刃面生
长 过高 , 从而避 免 或大 为 减 少 岩屑 被挤 压 在钻 头 体 与地层 之 间 。如果 岩 屑 被 挤 压 在 钻 头 体 与 地 层 之
Ke r s o b e i tr d;P i;a xl r ut g ee n ;n n p a e b n i g y wo d :c b l ne b e DC b t u i a y c t n lme t o — l n i d n i i
无压 浸渍 工 艺 生产 的 P C石 油 钻 头在 我 国 已 D 经广 泛应用 , 且获得 了很好 的经 济指 标 , 遇砾 并 但钻
石夹层却不适应 , 操作规程规定要提钻换牙轮钻头
钻穿 砾石 夹层后 才能 再用 P C钻头 钻 进 , 样 既 费 D 这 时费力 , 还要 加 大 成 本 , 以说 是 P C钻头 钻 进 和 可 D 推广 中的一 个 “ 拦路 虎 ” 。 砾 石夹 层 的特 点 是 砾 石 坚 硬 、 硬 互 层 、 均 软 非 质 、 磨性 强 , 研 因此 P C钻 头在 该 地 层 工作 环 境 恶 D
le . t hw rl i ec cesdb 6 , dtenwt eo P Cbt a dat e rl bl fm tn a l I so s i n e c nyi r e 2% a e p D s av as i dln c be o a o. ty d lg f i i n a y n h y f i h n g n ii o g r i
Ci ) hn a
Ab ta t D r l i ma ua t rd b n l ain p o e sw t i rt n d e o ok e e t e n c b l itr e sr c :P C d i t n fcu e y if t t rc s i vb a o o s n tw r f c v l i o b e neb d,a n  ̄ lb ir o h i i y G  ̄t tp fP C b t a e eo e y e o D i w sd v lp d k ms e c a a tr t so ih h t n ¥ ,itr e e o t h r ce s c fl g a d e ¥ neb d,ih mo e et n i h a r s e es f h ii l - n o g n i a d hg b a i n s . y v T e sr cu e o b t IW so u s ep rb l — s ec n e tr sw t u i a yc t n d e ;a d P o —l n ,ta h t tr f i C O H i fo t d a a oa i i o ef u e i a x i r ut g e g s n DC i o n n p a e h t u " i nd a h l i sf i , l - v i dn a e n a o t .A c r i ot e n w d in i ee p o u e d t e t e n 3 w l e a s mu t o e b n ig h s b e d p e i ̄ o d c odn t e e g ,3 bt w r r d c d a b r d i el s p - g h s s n o i s

PDC钻头钻井条件下的地质录井技术探讨

PDC钻头钻井条件下的地质录井技术探讨

PDC钻头钻井条件下的地质录井技术探讨【摘要】本文旨在探讨PDC钻头钻井条件下的地质录井技术。

在分析了研究背景、研究意义和研究目的。

接着对PDC钻头技术进行了概述,解释了地质录井技术的原理,并对PDC钻头钻井条件下的地质录井技术进行了比较。

随后,通过应用案例展示了该技术的实际应用和技术优势。

在总结评价了PDC钻头钻井条件下的地质录井技术,展望了未来的发展方向,并强调了技术实践的重要性。

通过本文的研究,可以更好地了解和应用PDC钻头钻井条件下的地质录井技术,为油气勘探和生产提供技术支持和指导。

【关键词】PDC钻头、地质录井技术、钻井条件、比较分析、应用案例、技术优势、总结、展望、技术实践。

1. 引言1.1 研究背景在PDC钻头钻井技术快速发展的背景下,地质录井技术作为钻井过程中的重要环节,也在不断创新和完善。

随着油气勘探开发的深入和复杂化,传统的地质录井技术已经难以满足对地下地质信息精准把控的需求。

研究PDC钻头钻井条件下的地质录井技术,对于提高钻井效率、降低成本、保障钻井安全具有重要意义。

PDC钻头技术作为当今钻井技术中的主流之一,具有高效、高速、长寿命等优点,但在实际应用中也存在诸多技术难题需要解决。

地质录井技术则是通过记录地层岩性、含油气性、地层构造等信息,为钻井工程提供重要的地质数据支撑。

在PDC钻头钻井条件下,如何有效地实施地质录井技术,发挥其最大作用,是当前亟需研究和探讨的课题。

本文拟对PDC钻头钻井条件下的地质录井技术进行深入探讨和分析,旨在为相关领域的研究人员提供参考和借鉴,推动地质录井技术的进步与发展。

1.2 研究意义地质录井技术在PDC钻头钻井条件下的研究具有重要的意义。

地质录井技术可以帮助工程师更好地理解地下地质构造和地层岩性,为钻井工程提供重要的地质信息和解释。

通过地质录井技术,可以及时监测井底情况,准确评估钻头钻进过程中的地层情况,有助于确保钻井作业的顺利进行。

结合PDC钻头技术的特点,地质录井技术在钻井条件下的应用有望提高钻井效率和降低成本,对整个钻井行业具有重要的推动作用。

浅谈PDC钻头的使用

浅谈PDC钻头的使用

浅谈PDC钻头的使用首先,PDC钻头的结构特点是由聚晶金刚石片组成。

聚晶金刚石是由高温高压下人工合成的一种具有均匀结构和均匀硬度的功能材料,其硬度仅次于自然金刚石。

聚晶金刚石片固定在钻头刀具上,可以直接与岩石接触,具有很高的切削能力。

其次,PDC钻头的应用范围非常广泛。

PDC钻头适用于各种地质环境和井段类型,例如软岩、硬岩、致密油层、煤层等。

与传统的钻井工艺相比,PDC钻头能够提高钻进速度、降低钻井成本、减少钻井事故的发生,因此得到了广泛的应用。

在使用PDC钻头时,需要注意以下几点:首先,合理选择PDC钻头。

根据地层的硬度、颗粒度和尺寸等因素来选择合适的PDC钻头。

一般来说,钻进较硬的地层时需要选择具有较大颗粒度和较高硬度的PDC钻头,而钻进较软的地层时则需要选择具有较小颗粒度和较低硬度的PDC钻头。

其次,正确调整钻进参数。

在不同地层和井段中,需要根据具体情况来调整钻进参数,包括转速、钻进压力、切削速度等。

过高的转速和钻进压力可能会导致PDC钻头过早磨损或甚至损坏,过低的转速和钻进压力则可能导致无法稳定地钻井。

此外,定期进行钻头修复和更换也是必要的。

由于PDC钻头在钻井过程中会受到很高的工作负荷和局部超负荷的磨损,因此定期对钻头进行修复和更换是必要的。

一般情况下,当PDC钻头磨损超过一定程度时,需要及时更换。

最后,加强对PDC钻头的维护和保养。

PDC钻头在使用过程中需要进行定期的清洗和润滑,以保持其正常工作和延长使用寿命。

同时,还需要进行防腐和防锈处理,以避免钻头表面生锈和腐蚀。

总之,PDC钻头是一种功能强大、使用广泛的钻井工具。

在使用PDC 钻头时,需要合理选择钻具,调整钻进参数,定期修复和更换钻头,并加强维护和保养工作。

只有这样,才能更好地发挥PDC钻头的优势,提高钻进效率,降低钻井成本,确保钻井安全。

PDC钻头的原理和应用

PDC钻头的原理和应用

PDC钻头的原理和应用摘要PDC钻头在胜利油田的成功应用,大大地提高了机械钻速。

但由于PDC 钻头在结构与钻进参数上的特殊性,造成其在定向井中井眼轨迹控制方面的不足。

关键词PDC;原理;定向井;问题1对PDC钻头的分析PDC钻头于20世纪70年代投入应用。

在过去的30多年中,大量的技术进步使PDC钻头在钻头市场上占有重要份额,并且成增长趋势。

过去,PDC钻头只限于钻软到中硬地层,不能钻研磨性地层。

今天,大量的发明和技术突破使PDC钻头的钻速更快、钻井质量更好而且钻井深度更深,其应用范围也扩大到硬地层和研磨性地层。

1.1聚晶金刚石复合片(PDC)钻头的材料聚晶金刚石复合片是以金刚石粉为原料加入粘结剂在高温高压下烧结而成。

由于聚晶金刚石内晶体间的取向不规则,不存在单晶金刚石所固有的解理面,所以PDC的抗磨性及强度高于天然金刚石且不易破碎。

但由于多种材料的存在,热稳定性较差,同时脆性较强,不能经受冲击载荷。

后来随着PDC钻头的技术进步使得聚晶金刚石薄片与碳化钨圆片接触面的几何形状有了改进,也使PDC钻头的热稳定极限也由原先的700。

C提高到1150℃。

1.2聚晶金刚石复合片(PDC)钻头的结构与牙轮钻头不同,PDC钻头没有运动部件。

按钻头体材料及切削齿结构把PDC钻头分为胎体及钢体两类。

胎体钻头的钻头体用碳化钨制成,再将复合片直接焊接在本体;钢体钻头的钻头体用整块的合金钢加工而成,再将复合片焊接在碳化钨材料齿柱上制成切削齿,然后将切削齿镶嵌在钻头体上。

1.3PDC钻头的水力结构PDC钻头采用水眼供给钻井液,通过切削齿的排列分配钻井液的方式保证切削齿的清洗、冷却和润滑。

PDC钻头有刮刀式、单齿式和组合式三种排列及分布方式。

1.4PDC钻头的工作原理PDC钻头工作原理和刮刀钻头基本相同。

1)PDC钻头在钻进某些硬地层时,在钻压作用下压入岩石,使与金刚石接触的岩石处于极高的应力状态而使岩石呈现塑性。

在塑性(或岩石在应力作用下呈塑性)地层,金刚石吃入地层并在钻头扭矩的作用下使前方的岩石内部发生破碎或塑性流动,脱离岩石基体,形成岩屑。

江苏油田地层PDC钻头个性化设计及应用

江苏油田地层PDC钻头个性化设计及应用

江苏油田地层PDC钻头个性化设计及应用摘要:江苏油田处水网地带,地面条件差,地下构造复杂,断层繁多,属复杂小断块油田。

根据江苏油田地质分层特点,岩性主要以砂、泥岩为主。

分散性强、容易泥包钻头,给使用PDC钻头带来限制,给提高机械钻速、节约时效、降低钻井成本造成很大的难度。

制约了江苏油田优快钻井。

利用实钻岩心和测井资料对江苏油田地层可钻性和硬度等进行了分析,结果表明地层可钻性级别为1-6级,硬度为169-733MPa,属于软到中地层。

设计中优选应用了4刀翼和深内锥低密度布齿设计,利用计算流体动力学技术对钻头水力结构进行优化,采用螺旋保径结构,设计研制出了FL1654M高效PDC钻头。

现场应用表明:机械钻速和钻井进尺提高了16%以上;解决了江苏油田钻头泥包机械钻速慢的问题。

关键词:江苏油田;泥岩;可钻性;硬度;PDC钻头设计江苏油田地处水网地带,地面条件差,地下构造复杂,断层繁多,属复杂小断块油田。

地层中含有大段的泥岩,分散性强、容易泥包钻头,给使用PDC 钻头带来限制,给提高机械钻速、节约时效、降低钻井成本造成很大的难度。

江苏油田从常规定向井、丛式井到大斜度井与水平井,井身质量要求越来越高,因此,容易造成摩阻增大,容易出现键槽,易形成岩屑床,使得施工难度越来越大,2005-2007年平均钻机月速度2467m/台月。

通过研究攻关,形成了适合于江苏油田的地层可钻性预测技术。

研制出了个性化高效钻头,使江苏油田地层的钻井速度比同一区块最高机械钻速提高了约7%以上,缩短了钻井周期,降低了钻井成本,取得了良好的技术经济效益。

江苏油田地层可钻性分析利用实钻岩心对硬度和可钻性级值进行了室内试验(表1),岩心分别取自各井阜宁组层位的岩样。

表1 江苏油田地层岩石硬度和可钻性室内实验数据由表1可知,江苏油田阜宁组地层岩石可钻性级别分为2-4级,岩石硬度为262-733MPa,根据国内硬度分级分为2-4级,属于软到中软地层。

PDC_钻头在砾岩地层中的破岩机理与适应性分析

PDC_钻头在砾岩地层中的破岩机理与适应性分析

[12-13]
面优化
、 切削齿材料与碳化钨基体与人造金刚石界
[14-15]
进行了研究, 使得 PDC 钻头的适应能力
通过有限元软件 ABAQUS 建立 PDC 单齿破岩
模型, 如图 1 所示。
图 1 PDC 切削破岩模型
Fig. 1 Rock cutting model of PDC bit
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石 油 机 械
2023 年 第 51 卷 第 7 期
CHINA PETROLEUM MACHINERY
— 51 —
◀钻井技术与装备▶
PDC 钻头在砾岩地层中的破岩机理与适应性分析

刘丁源1 李 军1,2 高德伟3 郭 鹤4 连 威2 杨宏伟1 高热雨5
(1. 中国石油大学 ( 北京) 2. 中国石油大学 ( 北京) 克拉玛依校区 3. 四川长宁天然气开发有限责任公司
层受力由压应力逐渐转变为剪应力, 同时切削齿侧
砾石随机分布的切削情况如图 2 所示。 由图 2
密度 /
弹性模量 /
泊松比
内摩擦角 /
可知, 切削齿在砾岩地层受力波动较大, 且受力大
2 500
GPa
60
0-20
0. 30
大, 需要的切削力越大。 在砾岩地层中, 由于砾石
700
0. 40
35. 00
0. 07
2023 年 第 51 卷 第 7 期
刘丁源, 等: PDC 钻头在砾岩地层中的破岩机理与适应性分析
— 53 —
为模拟砾石分布的随机性, 编写 Python 程序
①认为砾石内部为均质, 不考虑微裂隙; ②不考虑

用于含砾石且软硬交错地层的新型PDC钻头设计

用于含砾石且软硬交错地层的新型PDC钻头设计

用于含砾石且软硬交错地层的新型PDC钻头设计
李百胜;孙明光
【期刊名称】《石油机械》
【年(卷),期】2004(32)9
【摘要】PDC钻头用于软到中硬的均质地层钻进具有钻速高、寿命长等特点,但不适合含砾石地层和软硬交错地层.鉴于此,针对含有砾石和软硬交错地层的特点,提出了混合切削结构设计,并制造了新型PDC钻头,在含砾石的地层和软硬交错地层中取得了较好的使用效果.混合切削结构增强了PDC钻头的使用可靠性和穿越砾石层的能力,减轻了切削齿的先期损坏.用1只新型PDC钻头可以钻成1口2 500 m以浅的中深井,减少了起下钻次数,缩短了建井周期.
【总页数】3页(P32-34)
【作者】李百胜;孙明光
【作者单位】胜利石油管理局钻井工艺研究院;胜利石油管理局钻井工艺研究院【正文语种】中文
【中图分类】TE9
【相关文献】
1.水敏性软硬交错地层瓦斯抽放孔PDC 钻头的设计与应用 [J], 姜政刚;张献振;高晓亮
2.用于煤系软硬互层新型PDC取心钻头的设计与应用 [J], 赵远刚;邓伟;石绍云
3.用于砾石夹层钻进的新型PDC钻头的研制与使用 [J], 李天明;李大佛;陈洪俊;雷艳;刘红旗
4.砾石地层用PDC钻头的设计与应用 [J], 陈霖;易先中;陈伟林;何宇航;方永;武进虎
5.适用于复杂构造地层火山岩的个性化PDC钻头设计与应用 [J], 邹军;石建刚;孙维国
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长庆油田陇东洪德区块上部地层较软,在进入下部华池组弧R2半径的2倍左右,与常规设计的双圆弧冠型PDC钻头正好相后,有一长度达400 m左右的砾石层,该砾石层的特点为较软的反。

该种设计的优点是PDC钻头在大钻压情况下吃入地层时,砂岩与砾岩互层,均质性差,PDC钻头钻进困难,在钻遇该层主切削齿受力较为均匀,能够有效减少前期损坏。

此外,浅内位时,通常需2~3只PDC钻头才能钻穿,施工效率低下,严重制锥,中矮冠高设计能够提升PDC钻头的攻击性,防止大圆弧设约了该区块钻井提速。

计带来的机械钻速较低。

长庆区域近年来机械钻速大幅提升,特别是油井区域,普 2 新型PDC钻头的布齿设计遍实现了单只钻头一趟钻完钻。

为了满足钻井公司对钻井提速 2.1 切削齿选择的需求,该区域的钻头普遍采用了攻击性较强的钻头设计,其在硬地层中,为了提高切削齿的吃入能力,改善切削齿的特点为:①中矮冠高、浅内锥、双圆弧冠型,其中第一段圆弧受力,一般选用较小的PDC复合片。

考虑到下部地层中大段不半径小,第二段圆弧半径较大,钻头旋转半径小。

②选用19 mm 均质的砾石层,综合考虑选用φ16 mm切削齿作为钻头的主切削直径复合片,低密度单排布齿设计,以更大提高钻头的攻击齿。

性。

2.2 布齿设计影响布齿密度的因素较多,该种设计在软硬交错砾石层中钻头失效的主要原因:①该有岩石强度、研磨性和地层均质种冠型设计在砾石层中稳定性差,冠型第一段圆弧的切削齿在性程度等,考虑到长庆区域油井接触砾石时极易崩坏,造成前期失机械钻速要求较高,依然在布齿效。

②单排齿设计使切削齿在砂岩中上选用中低密度布齿,钻头的切充分吃入地层,但旋转过程中切削砾削齿齿数取28~31,基于等切削原石造成复合片表面崩碎。

则进行布齿设计。

图1是某款PDC钻头在该层位施工利用等切削原理的布齿软件进行布齿图位置,绘制出的布100米起出,从图中可以看出,该钻头齿图如图3所示。

由于前期PDC复合片失效,造成钻头 2.3 布齿仿真优化设计严重磨损报废。

PDC钻头的总侧向力F 取决于各切削齿的受力和周向位置1 新型PDC钻头结构设计方案S 角。

当切削齿受力一定时,总侧向力仅与各切削齿的周向位置针对长庆区块要求在机械钻速不受影响的情况下,一趟钻角θ有关,因此,优化各刀翼的周向位置,可有效的控制总侧穿过该砾石层,本文提出了一种机械钻速快,钻头寿命长的新c 型钻头结构设计方案。

该方案的向力的大小。

特点是:双圆弧第一段设计采取设钻头上有N 个切削齿,分布在M个刀翼上,记刀翼j上的c 了大圆弧,第二段采取了小圆切削齿数量为N ,该刀翼上各切削齿的周向位置角为θ,则有J ij 弧。

同时依然采取攻击性较强的下式成立:中矮冠高、浅内锥设计。

如图2所示,该设计的特点是第一段圆弧R1的半径为第二段圆砾石地层用PDC钻头的设计与应用①②①②①①①陈 霖 易先中 陈伟林 何宇航 方 永 武进虎①长江大学机械工程学院 ②长庆钻井总公司PDC钻头在软硬交错、均质性差的砾石地层中钻进时,适应性差,钻头切削齿易先期损坏。

长庆陇东油气田洪德区块下部存在长约400米的软硬交错砾石层,可钻性极差。

针对PDC钻头在该区块寿命短的问题,本文提出了一种新的双圆弧冠型、后排限位齿的钻头设计方案,并在现场试验中取得成功,实现了该区块首次单只PDC钻头二开一趟钻打穿砾石层,节约起下钻4次,机械钻速较传统设计PDC钻头提高了18.85%。

研究表明:首段大圆弧、次段小圆弧的冠型设计可以有效改善PDC钻头在砾石层的适应性,后排限位齿能够保护主切削齿,延长 整个钻头的使用寿命。

图1 常规设计失效PDC钻头图2 砾石层用PDC钻头冠型图图3 砾石地层用PDC钻头布齿图由上式可知,切削齿的周向位置角随刀翼的轴向位置角ψ变化,则钻头的总侧向力F 最小为目标,对其他各个刀翼的周S 向位置进行优化调整,可获得总侧向力最小的刀翼布置方案。

利用该种思路设计的力平衡软件对PDC钻头切削齿进行了优图8 刀翼附近流迹线图从刀翼附近的流迹线图可以得出,井底流体从水眼流出化设计,经过数学仿真后,钻头后,刀翼附近的流线密集,且直接流过刀翼的流迹线较稀疏,横向力水平近似3%,符合优化要证明水眼设计合理。

钻井液对钻头齿的冲刷作用设置合理,保求。

证了钻头的冷却,减少钻头泥包产生的可能性,同时减少了钻2.4 后排齿选择目前常用的后排齿有三种:常规圆柱形平面齿、球面齿、头冲蚀磨损的可能性。

以及锥形齿。

3 新型PDC钻头制造与现场试验3.1 钻头制造与现场试验用较小直径的平面齿作为后排齿,主要作用是在前排主齿如右图为根据上述方案设计的砾失效的情况下,能够代替主齿进行切削破岩。

同时,具备一定石层用PDC钻头。

的限位作用。

3.2 现场试验用球面齿作为后排齿,在钻头吃入地层过程中,能够有效虎17-4井位于甘肃省环县洪德乡限制钻头的吃入深度,同时球面的受力特性,能够减少钻头吃大户塬村属虎25区块的一口常规定向入地层过程中的冲击载荷。

井,设计井深2392米。

该区块华池组用锥形齿作为后排齿,主要是为了改变钻头的破岩方式为存在大段砾石层,砾石层井深犁削破岩,有利于提高硬地层和超硬地层的破岩效果。

700~970米,厚度约270米左右,前期综上所述,我们采用了球面齿作为后排齿。

在该区块施工井通常二开第一趟钻钻至900米钻头后起出的钻头2.5 后排齿设计基本报废。

设计了新型钢体钻头CZS1665B-215.9钻头,自井深陇东区域机械钻速要求高,289米入井钻至1450米,进尺1161米,同比提高了70.48%,机械若一味加大布齿密度,增加后排钻速35.18米/小时,同比提高了18.85%。

该钻头起出后正常磨齿数量,会影响机械钻速,降低损,本体完好可修复继续使用。

钻头使用效果。

该井段使用过CZS1661,CZS19523,CZS1665B三种型号的在后排齿的设计上,采取了钻头。

三种钻头使用情况对比如下所示。

只在内锥到冠顶位置布置后排齿的方式。

如图所示,该种布齿方式可以在增加钻头抗冲击性的基础上,不影响钻头的机械钻速。

2.6 流场仿真分析利用真软件comsol的流场分析模块分析钻头周围的流场情况如下所示。

改进前钻头 改进后钻头4 结论(1)该钻头通过优化冠形、布齿密度及倾角,在关键部位 图6 井底速度云图 图7 井底压力云图采用高品质切削齿及限位布齿等手段,抗研磨、抗冲击性能优分析井底压力云图和流速云图可以发现,在水眼区域,井越。

应用实践表明可以快速、高效的钻穿环县洪德区块华池组底的流速和压力梯度均较高,这证明井底流体对岩屑的冲刷和组砾岩地层运移能力较强,井底流体能及时将产生的岩屑从井底移除,减(2)特殊设计的基体结构提高了钻头复合钻进时的效率,少岩屑二次切削和研磨的情况。

同时保证了滑动钻进时工具面的稳定,有利于提高钻头整体机PDC钻头在钻井的过程中会产生大量的热量,且切削产生械钻速。

的岩石碎屑容易附着在钻头表面,若钻井液对钻头的冷却作用(3)目前洪德区域具有较大潜力的开发区域,华池组的砾不足,容易造成钻头热磨损,若钻井液对钻头冲刷清洗能力不石一直是钻井工程的主要钻进难点,应用PDC优化技术对于油足,会造成钻头泥包影响钻井效率及钻头寿命。

相应的,若大田的进一步高效开发具有较好的意义。

量钻井液直接冲刷钻头齿,含有一定泥沙的钻井液则会对钻头造成冲蚀磨损。

因此,需要合理的设计水眼,合理利用水力能量,提高钻井效率的同时减少钻头磨损。

θc 【参考文献】(下转68页)图4 布齿仿真优化结果图5 钻头设计图教学内容具有灵活性,顺应学生学习需程。

在传统的篮球课堂教学中,只是单纯的影响。

因此,应该在教学准备活动中灵求,提高学生的学习主动性与积极性,可的教师传授理论知识,学生被动吸收的过活运用游戏教学法。

在传统游戏的基础以营造出良好的交流氛围,这种自由、轻程,教师的示范,学生重复练习,单调枯上,从实际出发,增加一些适应学生需求松的学习环境才能促进学生创新能力的养燥的教学方式,不重视学生在教学中的主的游戏活动,为接下来的课程展开做准备成。

将教学理论内容融入教学游戏当中,体性与差异性,最终导致学生对体育学习活动。

丰富教学安排,使教学内容具有多样性,丧失兴趣,对锻炼缺乏热情,大大影响了 4 结语这样不同以往的教学内容可以帮助学生培教师教学质量与效率,无法完成预期的教总的来说,游戏教学法在篮球课堂上养其创新意识与能力。

在课堂上,学生也学任务。

利用游戏教学法与篮球课堂的结的有效运用,不仅满足了娱乐体育教育目可以根据自身相应的需求、条件,展现自合,可以将抽象的理论知识具体化、形象的的要求,而且还实现了素质教育的现代身能力,灵活变通的游戏方式可以为更多化,让学生在实践中接触篮球,提高学生教学方针,改变了原有的传统体育教学方的学生创造展示的机会,从而锻炼学生善与篮球的融合度,提升学生对篮球技能的式,很大程度上提升了体育教学的教学效于表现自身优点,培养其创新精神与能学习兴趣。

比如在传球的训练中,教师可率与能力,为学生的学习营造出良好的氛力。

以在两人互传、侧身传球的基础上创新,围,不仅从学生的体育技能上不断提升,2.3 有助于学生团队精神的培养利用“打龙尾”等活动形式,让学生逐渐而且还培养了学生终身锻炼的生活方式,通过游戏教学法,学生可以在课堂上熟悉传球技巧,提升篮球课程的教学效对学生心灵的疏导具有不可或缺的作用。

发挥其主体性,根据自身需求自主选择游果。

还可以像传球过人的训练一样,教师因此,作为一名体育教师,要发挥自身职戏内容,自由选择游戏伙伴。

从游戏教学可以将学生的训练内容增值两三人的对能,从学生本身出发,满足学生对篮球运法可以充分调动学生的自主意识与发掘其打,不仅将学生的注意力转移至训练当动技能技巧的学习需求,采取寓教于乐的调节人际关系的引导组织技能,提高学生中,而且还营造了一种娱乐、自由、具有方式,灵活运用游戏教学法,并把其有效的团队精神,以及提高整个团队的合作能生机的训练氛围。

运用到实践中。

力。

在篮球教学中,团队间的互动,合作 3.2 篮球游戏在课堂战术教学中的应与配合传球都可以培养学生的理性分析能用篮球作为一类竞技性较强的运动,在力,在防守与进攻的篮球教学中,可以充[1] 祁锋.初中篮球教学中运用游戏法提升打篮球的技能的同时,更要注重战术的策略及反思[J].中国学校体育,2015(s2)分发挥团队间的合作能力,养成优秀的团[2] 雷虎义.浅析篮球游戏在青少年篮技能的培养,组织协调好对内队员之间的队合作精神。

球教学中的运用[J].吕梁教育学院学报,关系与配合默契度。

篮球中的战术是篮球3 游戏教学法在篮球课堂中的有效2016,28(1):111-113运动中的核心内容,就算学生的基础篮球应用[3] 刘文臣.中学篮球教学训练中的篮3.1 游戏教学法在篮球课堂的技术教技能并不牢固,但是战术的培养却是值得球意识培养[J].运动,2016(10):108-109学中的应用注重的。

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