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题名东海深部高研磨地层冲击钻井PDC齿优选研究
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作者
李基伟
李乾
田胜雷
黄达
李玉梅
席岩
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机构
中石化海洋石油工程有限公司
中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司
北京信息科技大学
北京工业大学
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出处
《石油机械》
北大核心
2024年第8期77-84,共8页
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基金
国家自然科学基金面上项目“CCUS工程多场耦合及跨时空尺度条件下井筒密封完整性失效机理与控制方法研究”(52374001)
工信部高技术船舶科研项目计划资助(工信部装函【2022】293号)。
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文摘
东海盆地深部地层机械钻速(ROP)低、PDC钻头钻齿易磨损、单个钻头进尺数少的问题日益突出。为此,开展了岩石可钻性、硬度与塑性系数、强度、研磨性及组分检测试验,明确了导致该区域深部地层低ROP的主控因素,并对ROP变化规律进行了验证;设计了冲击载荷作用下PDC钻头异形齿破岩试验装置,开展了单齿破岩试验,利用3D扫描技术量化了三棱齿、斧形齿在不同冲击速度下的侵彻深度和破岩体积,计算了冲击破岩过程中的能量吸收效率以及破岩比功,对PDC钻头异形齿进行了优选;同时结合优选结果开展了现场试验。研究结果表明:岩石的高研磨性和高强度是东海盆地低ROP的主控因素,当冲锤冲击速度小于7.1 m/s时,三棱齿侵彻深度和破岩体积更大,提速效果较为明显;当冲锤冲击速度大于7.1 m/s时,斧形齿的破岩比功要小于三棱齿,且能量吸收效率更优,在高研磨地层作用下磨损较小,能更好地延长PDC钻头的寿命;现场试验也验证了该结论。研究成果可为东海盆地深部地层冲击钻井参数的确定以及PDC钻头钻齿的优选提供有效参考。
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关键词
高研磨地层
PDC钻头
机械钻速
钻齿优选
三棱齿
斧形齿
冲击破岩
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Keywords
highly-abrasive strata
PDC bit
ROP
cutter optimization
triangular cutter
axe-shaped cutter
percussive rock breaking
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分类号
TE921
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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