金刚石粒度对孕镶金刚石钻头性能的影响

孕镶金刚石钻头已获得了广泛的应用,但人们对其性能和钻头金刚石参数间的一些问题仍需进一步认识。本文通过理论计算得出了钻头唇面上金刚石的分布模型,其结论与实际相吻合;并以此为依据,探讨了金刚石粒度对钻头性能的影响      

反循环连续取芯钻头的设计

泵吸反循环钻探用钻头有两大类型:一种是输送岩屑的全面钻进钻头,如牙轮钻头;另一种是输送柱状岩芯的取芯钻头。输送柱状岩芯的钻头又分为输送软散型岩芯的合金钻头和输送硬岩芯的金刚石钻头。本文重点介绍输送岩芯钻头的设计。反循环钻头和正循环钻头的不同点在于反循环钻头需改变冲洗液的流向,迫使冲洗液向钻头中心部分流动;反循环钻头的壁厚     

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。     

钻头参数与其性能间的定量关系

孕镶金刚石钻头参数与其性能间的定量关系问题, 一直是钻头研究中的薄弱环节.通过定量分析、严密的理论计算与推导, 得出了钻头时效和寿命与钻头有关参数的量化关系.定量研究结论与有关定性结果完全吻合, 说明通过研究钻头性能与参数间的定量关系是可行的; 钻头性能与参数间定量关系, 可以用于指导钻头的参数设计, 并可以根据钻头的设计参数预知钻头的性能情况.      

国际油气井钻头进展概述（一）——Kymera 组合式（Hybrid)钻头系列

针对油气钻井中钻遇坚硬地层、粘-滑（stick-slip)地层、软硬互层与含夹层地层,以及定向井、水平井等钻进中PDC钻头钻进效率、钻井方向控制方面的局限性问题,贝克· 休斯公司克里斯坦森（Baker Hughes Christensen )分公司于2011年四季度向国际市场推出了将金刚石复合片与牙轮相结合的钻头——Kymera组合式钻头。该新型钻头藉助于牙轮在硬岩层中的侵入能力,提高碎岩效率,改善PDC的冷却,还能明显降低钻头在井底的扭矩,提高钻井方向的控制能力。在世界各地现场实际应用取得了良好的钻井效果。介绍了Kymera组合式钻头的研发背景和历程,以及其在世界多地油气钻井中的现场应用情况。     

大口径热压孕镶金刚石钻头制造方法

设计了适用于用热压法制造φ２７５大口径镶旬石钻头的石墨模具结构;给出了合理的石墨模具尺寸数据和公差;讨论了大口径孕镶金刚石钻头的配方参数;提出了大口径热压孕镶金刚石钻头的烧结工艺方法;列举了大口径热压孕镶金刚石钻头在三峡工程工地中的现场使用情况。     

复杂地层钻进绳索取芯适岩钻头的研究与试验

研究了南方煤矿区复杂地层钻进中钻头的磨损机理,研制出了适合于复杂地层钻进的绳索取芯钻头。探讨了电镀钻头内、外径的保径方法。试验钻头在复杂煤矿区不同类型的地层中均取得了显著的钻进效果。      

提高薄壁金刚石钻头经济效益的途径

对薄壁金钢石钻头应用领域进行了介绍,并从钻头制造和使用及钻头磨损等方面提出了薄壁金刚石钻头经济效益的途径。     

高研磨性地层复合式钻头的研制与应用

金山气田、龙凤山构造、长岭断陷等登娄库组以下深部地层可钻性差,研磨性强,导致钻头磨损严重,使用效率低。在对牙轮钻头、PDC钻头及孕镶金刚石钻头在高研磨性地层中的适应性进行细致和全面分析的基础上,提出了把PDC钻头机械钻速高和孕镶金刚石钻头进尺多的技术优势相结合的研制思路,开展PDC+孕镶复合式钻头设计。现场应用取得了良好的试验效果。提出了合理化的建议。     

地浸砂岩型铀矿弹塑性致密泥岩钻头的研究与应用

针对北方地浸砂岩型铀矿超过400m钻孔钻进中弹塑性致密泥岩钻进效率低的问题,研究试验了钻头,提高了钻进效率,总结了操作技术。用φ104mm中八角阶梯肋骨钻头钻进较软弹塑性致密的光滑的红褐色、浅绿色“打滑”泥岩;用φ104mm中八角阶梯肋骨钻头钻进较软弹塑性致密的灰色致密泥岩;用φ104mm交错式圆片状复合片钻头钻进脆性较大的黑灰色弹塑性致密泥岩;用φ104mm交错式圆片状复合片钻头钻进灰白色脆性较大的弹塑性致密泥岩;用φ104mm双环式齿形复合片钻头钻进弹塑性致密硬泥岩。     

国际油气井钻头进展概述 (四)——PDC钻头发展进程及当今态势（下）

近年来,非平面PDC切削齿,如浅凹面PDC齿、Stinger毒牙中心锥形齿、Stinger毒牙刀翼锥形齿、AxeBlade斧式脊形PDC齿和StayCool保持冷却PDC齿等制造的钻头,逐步在油气钻井中得到有效的应用。这些钻头能够以较高的钻进效率和工作寿命钻进某些硬岩和研磨性地层。为了满足水平钻井,特别在页岩气水平井中能够强力排除岩屑,并具有优良的钻井导向性能,国际著名公司推出了许多新型钻头,如ONXY Ⅱ矛式PDC钻头、Seeker导向PDC钻头、CounterForce反力PDC钻头、Speed快速PDC钻头等用于当代油气钻井,取得了良好的效果。文章还介绍了Defyer DPA套管钻头与CuttPro PDC防剪切保护帽。提出了以下建议：继续深入研究PDC钻头,以提高其性能,更好地满足油气钻井的要求;组合化钻头是油气钻头发展的重要趋势;比金刚石性能更好的钻头切削材料有可能今后发现或合成,可用于制作更佳钻井钻头;我国钻头企业需重组和发展状大;各种钻头技术创新应该加强。     

在复杂地层钻进物探震源孔系列钻头的研制与应用

在密山一带休物探震源孔,外遇地层为胶泥、沙土、风化岩、青石板及河流石等。为此研制了一系列新式钻头,包括９８ｍｍ三牙轮钻头、９８ｍｍ刮刀式ＰＤＣ钻头及１１８ｍｍ砾石流沙炮眼防卡钻头,前２种钻头现场共应用９３０口井,创造了极好的经济效益和社会效益。     

钻进参数对孕镶金刚石钻头磨损及钻速的影响

在低钻压下,钻头与岩石之间的低摩擦系数导致岩屑产生率较低,钻头胎体磨损也较小。在适中钻压下,较多暴露的金刚石切入岩石,岩屑增加,钻头质量损失也增加,岩石破碎以稳定的岩屑产出率和平衡的钻头磨损进行。在高钻压下,更多的岩屑引起钻头胎体的高速磨损。      

热压法双式烧结工艺初探

在分析了传统的金刚石钻头热压法烧结工艺的基础上，提出了金刚石钻头热压法双式烧结工艺，并对其进行了可行性论证。采用此工艺制造的金刚石钻头经实钻应用后，钻头的性能指标满足钻探生产要求。本工艺成倍地提高了制造金刚石钻头的生产效率，大幅度降低了能源消耗。     

水力反循环连续取心钻头的设计和使用

水力反循环钻探用钻头有两大类型,—种是输送岩屑的全面钻进钻头(如牙轮钻头),另一种是输送柱状岩心的取心钻头.对于输送柱状岩心的钻头又分     

弱胶结砂砾岩地层钻头研制及提速工具配套研究

针对弱胶结砂砾岩地层钻井过程中面临的PDC钻头崩齿、碎齿严重,钻头先期损坏使得单只进尺少,钻井成本高等技术难题,从弱胶结砂砾岩地层岩石力学特性分析、锥齿PDC钻头研制及提速工具配套等方面着手,研究形成了适合弱胶结砂砾岩地层钻井提速的锥齿微心PDC钻头;并通过选用恒扭矩工具配合该型钻头在胜利油田利567区块进行现场应用,取得了良好的效果,大大延长了钻头的使用寿命,起到了提高机械钻速和降低钻井成本的目的。     

自激振荡脉冲射流提高PDC钻头机械钻速实践

利用自激振荡脉冲射流原理,设计了脉冲射流喷嘴,应用于PDC石油钻头中,经过不同地域、不同地层、不同直径的实践应用表明,新型自激振荡脉冲射流PDC石油钻头与普通PDC钻头相比,机械钻速提高10%～30%;钻头寿命大幅度提高;破碎岩屑颗粒粒径增大2～4倍,扩大了勘探油井PDC钻头使用范围;有效地防止了钻头“泥包”等。     

难钻进地层金刚石钻头的现状和发展趋势

近年来,针对坚硬致密地层、坚硬强研磨性地层以及坚硬致密泥岩地层这3类地质勘探的难钻进地层,开展了金刚石钻头相关的研究与攻关,取得了重大进步。针对坚硬致密地层,通过在胎体中添加稀土和自锐材料、低压钻头结构设计,在可钻性小于11级的坚硬致密“打滑”地层中,钻进速度可达1.5～2.0 m/h,钻头寿命达30～300 m;针对坚硬研磨性地层,通过超高金刚石工作层和优化的水力结构设计,超细预合金化粉末以及超耐磨胎体性能,使机械钻速同比提高20%～70%,钻头寿命同比提高1.4～10倍;针对坚硬致密泥岩地层,对尖齿复合片和巴拉斯钻头进行了深入的研究,钻进效率提高了50%左右。在油气田深井硬岩钻探领域,NR826系列金刚石孕镶钻头配合螺杆钻具同比牙轮钻头,机械钻速提高18%～85%,钻头寿命提高5～8倍。此外,我国在海洋深水钻探复合片钻头方面的研究也取得了长足的进步。     

对组合牙轮钻头和滚刀钻头的一些认识与体会

根据实践经验，分析了PZ系列组合牙轮钻头和CG系列滚刀钻头的结构特点，并就钻头使用中的钻头选型、钻进参数、泥浆循环以及注意事项等谈了一些认识和体会。     

专家系统在钻头设计及使用中的应用

运用人工智能技术、创造性地将设计及使用小口径金刚石钻头和大口径工程施工钻头的知识与经验编制成相应的专家系统，具有较高的实用价值。