PDC钻头在寺河煤矿瓦斯预抽放钻井中的应用

在寺河矿区一期瓦斯地面预抽放钻井施工中，使用传统的镶齿三牙轮钻头钻进，钻进速度低，仅为2.0m／h，且井斜不易控制、钻头寿命短、成本较高。通过对寺河煤矿地层特征的分析，在二期工程施工中，9#煤以上地层优选六翼内凹式PDC钻头钻进，采取一定技术措施并合理调整钻压、转速及泵量等钻进参数，钻速可达7．0m/h，井斜也得到有效控制，降低了钻井成本。     

PDC钻头在天津地热井中的应用

天津地热钻井,一般采用传统的三牙轮钻头进行施工,近年来随着钻井工艺水平的进步,为了提高钻井效率,在部分井段中采用PDC钻头钻进,相比三牙轮钻头取得了更高的机械钻速,且泥岩地层造浆得到很好的控制,钻井液性能稳定,降低了维护成本。实践证明,PDC钻头使用寿命长,在提高钻进效率的同时经济效益显著。     

硬岩钻进用石油钻头研究现状及发展趋势

能源与矿产的持续安全供给是经济快速增长的保证,而中硬岩层钻进一直限制着油气钻井向深部发展。针对硬岩地层钻进,地质行业主要采用金刚石钻头钻进,而油气钻井行业除按传统方法采用牙轮钻头和金刚石钻头钻进之外,也逐渐开展了PDC钻头钻进硬岩的研究。本文分别介绍了牙轮钻头、金刚石钻头和PDC钻头在油气勘探硬岩钻进中的应用研究现状。其中,牙轮钻头研究主要集中在增强轴承密封性能、改进布齿结构和提高切削齿强度三个方面,而金刚石钻头研究则集中在碎岩机理、金刚石参数和胎体性能,以及钻头结构三个方面。提出了三类钻头的研究方向和发展趋势,为硬岩钻探技术发展提供参考。     

国际油气井钻头进展概述（二）——FuseTek融合钻头与Pexus组合钻头

NOV公司2013年向市场推出FuseTek融合钻头。它将PDC钻头的高钻速与孕镶金刚石钻头的耐磨性结合于一体,适宜于钻进中硬—坚硬、高研磨性地层。FuseTek钻头已广泛应用于刚果、厄瓜多尔、中国、哥伦比亚等国家。应用表明,该新型组合钻头比PDC钻头或牙轮钻头钻进效率提高许多,工作寿命增加1～3倍或更多。Shear Bits公司于2014年推出Pexus组合钻头。该钻头广泛应用于加拿大冰川冰碛物钻进。地层上部硬卵砾石层利用可转动硬质合金齿钻进,下部软砂岩与页岩则运用PDC碎岩。整个冰碛物地层用一个Pexus钻头一钻到底。所述3类组合式钻头（含Kymera钻头）对于未来实现“一个钻头,一口井”的目标有重要意义。     

煤矿井下硬岩定向钻进PDC钻头选型及试验分析

为了提高煤矿井下硬岩定向钻进的效率,在分析硬岩定向钻进PDC钻头的结构要求的基础上,选择了3种不同类型的PDC钻头进行煤矿井下硬岩定向钻进试验。试验结果表明,平底型PDC钻头不适用于定向钻进硬岩,而三翼抛物线型钻头和四翼平角型钻头在定向钻进硬岩时,表现出长寿命、高效率等特点,适合于定向钻进硬岩地层,大大提高了煤矿井下定向钻进硬岩地层的效率。     

深孔PDC扩孔钻头研究及计算机辅助设计

介绍了深孔PDC扩孔钻头设计方法,参考了全面钻进PDC钻头设计理论,进行了冠部轮廓设计及等切削布齿理论研究,借助CAD/CAM/CAE一体化三维软件Pro/ENGINEER完成PDC扩孔钻头三维建模,参数化设计提高了PDC布齿的准确性,PDC扩孔钻头可应用到各种扩孔施工,应用前景十分广阔。     

弹塑性致密泥岩用新型尖齿PDC钻头的研制与应用

分析了常规复合片钻头钻遇弹塑性致密泥岩钻进效率低的主要原因,并在此基础上研制了适用于该种地层的新型尖齿PDC钻头。通过对PDC切削齿几何结构的改进、切削结构和水力结构的优化设计而研制的新型钻头,在现场试验中取得了良好的钻进效果。平均寿命高达300 m,平均钻进时效3～4 m,解决了弹塑性致密泥岩钻进效率低的难题,为类似地层的钻探施工提供了一种高效实用的新产品。     

扩大PDC钻头适应岩层范围的技术措施

现有PDC钻头在中硬岩层中具有较好的钻进性能，但钻进软岩时存在钻头糊钻、效率低的问题，钻进较硬岩层时则存在钻头寿命短的问题，而大部分岩层属软、较硬岩石互层，因而制约了PDC钻头的大量推广应用。论述了扩大PDC钻头适应岩层范围的技术措施，并通过现场试验证明了技术措施的可行性。     

PDC锚杆钻头回转钻进的力学特性与试验

针对煤矿巷道锚固孔快速精准钻进的施工需求,通过建立PDC锚杆钻头回转钻进力学模型,对其主要力学影响因素进行了理论分析。结果表明:PDC切削齿轴向力随压入深度的增大而增大,随切入角的增大表现出先减小后增大的趋势;当煤系岩石摩擦系数f为0.20~0.43时,可得最优切入角为15.0°~18.3°,此时在相同压入深度条件下轴向力和切向力最小。并进一步结合煤系岩石的力学特性,提出了PDC切削齿作用下的岩石破碎条件,得出不同压入深度时轴向力和切向力的关系。利用自主研发的钻进试验台对模拟岩样进行了钻进试验,试验结果验证了PDC锚杆钻头回转钻进力学模型的正确性。研究结果为PDC锚杆钻头优化设计,锚固孔钻进效率与精度的提高,以及钻进轴向力和切向力的变化预测等提供了理论依据。      

提高PDC钻头焊接强度工艺研究

随着PDC钻头的应用范围不断扩大,所钻进岩层更加复杂,在复杂地层及硬岩钻进中时有PDC片脱落现象,造成钻头寿命迅速降低,从而制约了推广应用.通过分析发现,影响PDC钻头掉片的主要原因是焊接强度不稳定.针对这种情况,通过工艺研究,在焊前处理中采用了特殊处理方法,使得焊接强度提高了70%以上.     

本溪市东风湖地热井施工和固井技术

辽宁省本溪市东风湖地热井勘查施工项目,设计井深2000 m,要求终孔口径100 mm。钻井深度较深,终孔孔径较大;地层复杂,破碎、漏失严重,溶洞发育等,施工难度很大。着重介绍了该井施工工艺,主要包括异径钻头钻进、钻杆折断事故处理、前置钻头扩孔、固井工艺技术、扫塞通孔等,为类似工程提供借鉴。     

山东商河地区地热井钻效分析

商河县地热井资源丰富,蕴藏量巨大,其热储含水层主要为新近系馆陶组以及古近系的东营组。通过区内施工的4个地热井的钻效分析,认为：①采用电动机作为动力的4#地热井施工工期明显优于其他3口采用柴油机作动力的;②本区构造较简单,断层稀少,分阶段使用PDC钻头可以将施工工期大大缩短;③泥浆泵的泵量达到或接近钻孔的环空最低上返速度时,可有效携带岩屑,建议泥浆岩屑上返速度不低于0．5m/s;④使用Ф127mm钻杆代替Ф89mm钻杆,可使钻杆的抗扭强度增加,保证施工的安全;⑤地面使用泥浆罐配备除泥器间断性除泥,保证泥浆液面高于泥浆泵阀室,泥浆靠自重流入泥浆泵阀室内,降低了泥浆泵从循环沉淀池抽吸功耗与节省吸人阀磨损。对比结果可为该区进行地热井施工提供借鉴。     

扶风县城地热资源条件与成井工艺研究

扶风县城位于渭河盆地咸礼凸起西部,地热资源包括新生界碎屑岩类孔隙型地热资源和下古生界碳酸盐岩类岩溶型地热资源,地热资源条件较好。以扶风佛文化休闲产业园R2地热井为研究对象,采用钢齿牙轮钻头、PDC钻头和镶齿牙轮钻头分别对新生界松散地层和下古生界碳酸盐岩地层进行钻进,建立成井深度为1 900m的二级成井结构,对区域地热资源条件与成井工艺进行研究,结果可知:该地热井取用的新近系上新统蓝田-灞河组热储层、中新统高陵群热储层和下古生界奥陶系热储层为目的层,取水段为923. 3~1 874. 2 m,经产能测试,该井抽水降深40. 8 m时,出水量64. 11 m^3/h,井口水温66℃。按GB/T11615-2010《地热资源地质勘查规范》,扶风县城地热资源属于较适宜开采区;地热资源温度分级属于热水,可用于采暖、理疗、洗浴、温室等;地热水中氟、偏硼酸、偏硅酸、氡等矿物含量具有医疗价值,其中氟含量达到命名矿水浓度,可命名为氟水,具有较高的理疗价值。     

贵州毕节市CK1地热勘探井钻井技术分析

本文通过对贵州毕节市CK1地热井的特点及施工的研究,有效解决了高陡构造地层钻进问题。该井开孔即见基岩,常规工艺加压困难,难以保证孔斜;下部钻孔岩石硬度大,研磨性较强,可钻性差。通过分阶段变化钻进工艺,上部开孔使用空气潜孔锤吊打,后期采用牙轮钻头加螺杆钻具组合,在钻井效率过低的复杂地层则简化钻具组合,使用牙轮正循环工艺钻进,合理调整钻进参数可迅速建井。通过使用有准对性的洗井方法可迅速成井。本文通过对地热井多工艺钻进及完井工序的要求及改进,并针对现地勘单位对地热资源开发的实际情况进行了总结和分析,找出存在的问题及解决办法。本次研究为地热田的开发总结了经验。     

煤层气录井技术在多工艺、新技术钻井条件下的应用

在山西三交地区的煤层气井SJSG-01井施工中,依据其钻探任务,采用了常规钻进、空气、空气泡沫、PDC＋直螺杆复合钻进、绳索取心钻进技术结合的多工艺钻进技术。一开采用常规三牙轮钻头和普通泥浆钻进,下完表层套管;二开先期采用空气、空气泡沫作为循环介质,利用潜孔锤钻进,在钻遇含水层大量涌水时,采用PDC钻头＋直螺杆复合钻进至完钻,在需要取心的井段,采用绳索取心钻进。针对不同钻进技术条件下岩屑录井、钻时录井、气测录井等工作存在的问题,采取了相应的技术措施,并对部分设备进行了改造。通过实践,总结出一套空气和复合钻进条件下的岩屑捞取、气体检测等现场录井方法。     

热德拜油田水平井优快钻井配套技术

为加快热德拜油田水平井钻井开发步伐,通过对岩石力学特性、岩石理化特性、井眼轨道、钻具组合、钻头选型等方面的研究,形成了以PDC钻头复合钻井技术、井眼轨迹控制技术、防漏堵漏钻井液技术、筛管顶部双级注水泥固井技术等为主的科学、合理的配套工艺技术,并应用于现场施工,加快了热德拜水平井开发步伐,节约了开发成本。2012年水平井平均钻井周期为42.96天,完井周期53.38天;2013年水平井平均钻井缩短至19.58天;完井周期37天,同比钻井周期缩短54.4％,完井周期缩短41.1％。     

特殊保径结构PDC钻头在渤海油田应用

随着石油勘探开发技术的不断进步,旋转导向钻井系统在现代钻井中的应用越来越多。但当面临更加复杂及曲率更高的井身结构时,单依靠Xceed指向式旋转导向工具不能完全满足钻井作业的要求。针对这一情况,提出一种特殊保径结构的PDC钻头,其特殊在于上部1 in标准保径,下部3 in保径为0.6°倒角保径。经过计算机模拟分析,这种PDC钻头相较于常规PDC钻头不但可以提高钻具组合的造斜能力还能提高钻具工作稳定性。在渤海油田现场使用表明,这种特殊保径结构的PDC钻头具有更强的造斜能力,保证旋转导向工具和其它井下工具稳定性,减缓井下仪器由于井下震动导致的失效。     

承德闫营子地热勘探井钻井技术分析

承德闫营子地热井钻遇地层坚硬、造斜、岩性复杂,施工难度较大。施工期间,采用了螺杆钻具完成事故处理、纠斜、复合钻进工作。分析了螺杆钻具在3种工况下的使用效果;应用MD钻头解决了硬岩钻进常规钻头磨损严重的问题;最后针对钻进中存在的钻速低、钻铤断裂问题,提出了改进建议。     

旋流喷嘴钻头在NP32-3646井的现场应用分析

南堡32-3646井是一口四开三段制定向井,设计井深5798 m。3864～4265 m（井斜29.18°的稳斜段）试验了五刀翼旋流喷嘴PDC钻头（主切削齿直径16 mm, 3个φ11 mm常规水眼和4个φ18 mm旋流喷射水眼）。针对深井超深井钻进中常采用的相对较高的钻井液密度和粘度,不利于提高钻头破岩效率的问题,在系统介绍旋转射流发生机理和破岩机理的基础上,对NP32-3646井五刀翼旋流喷嘴PDC钻头现场应用情况进行了分析。试验结果表明,旋转射流因具有切向、轴向和径向三维速度,可在高粘钻井液条件下更好地改善井底清岩效果,并通过剪切、冲蚀、拉伸和磨削等多种方式实现辅助破岩,从而提高钻井效率。试验钻头进尺401 m,平均机械钻速4.45 m/h,可较好地满足现场钻进需要,具有良好的推广应用前景。