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高研磨性硬地层钻井提速技术 被引量：33
1
作者 兰凯 张金成 +1 位作者 母亚军 晁文学 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期18-22,共5页
川东北陆相自流井组和须家河组地层岩性致密、研磨性强,机械钻速低、钻头消耗量大,是制约该区域钻井提速的关键层段。为实现提速,各种新型井下工具得到了试验应用,但效果参差不齐。通过计算分层段岩石可钻性,推荐自流井组至须家河组采... 川东北陆相自流井组和须家河组地层岩性致密、研磨性强,机械钻速低、钻头消耗量大,是制约该区域钻井提速的关键层段。为实现提速,各种新型井下工具得到了试验应用,但效果参差不齐。通过计算分层段岩石可钻性,推荐自流井组至须家河组采用孕镶金刚石钻头提高破岩效率;为降低硬地层和软硬交互层段钻头失效导致的钻速低问题,开展了三开井段典型钻具组合扭转和纵向振动理论分析,提出东岳庙段以浅地层采用扭力冲击器配合PDC钻头降低黏滑,珍珠冲段含砾岩层段需使用减震工具或改变钻具组合降低纵振,砂泥岩互层段需推广使用双向减震器或水力加压器降低纵振;采用高速螺杆+孕镶金刚石钻头的复合钻进,提高自流井组至须家河组大井眼定向速度。5口井现场实施后,机械钻速成倍增加、钻头新度提高30%,须家河组?311.2 mm井眼定向速度提高1.32倍。 展开更多
关键词 高研磨性地层 扭转振动 纵向振动 孕镶金刚石钻头 扭力冲击器 水力加压器 动力钻具
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适合强研磨性硬地层PDC-金刚石孕镶块混合钻头设计与应用 被引量：18
2
作者 王滨 李军 +2 位作者 邹德永 杨宏伟 王凯 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期169-174,共6页
为提高PDC钻头在花岗岩、石英岩等硬、超硬地层及强研磨性地层中的适用性,设计了一种前排为PDC齿、后排为金刚石孕镶块(简称孕镶块)的混合钻头,并通过室内实验对花岗岩和硬砂岩中混合钻头最优布齿方式进行了研究。实验结果表明:2种岩石... 为提高PDC钻头在花岗岩、石英岩等硬、超硬地层及强研磨性地层中的适用性,设计了一种前排为PDC齿、后排为金刚石孕镶块(简称孕镶块)的混合钻头,并通过室内实验对花岗岩和硬砂岩中混合钻头最优布齿方式进行了研究。实验结果表明:2种岩石中纯PDC钻头钻速均随PDC齿磨损高度的增加呈现先慢后快再慢的下降趋势,当PDC齿磨损高度超过临界值以后(花岗岩为1.0 mm,硬砂岩为0.5 mm),通过布置后排孕镶块可以再次提高混合钻头钻速,混合钻头同时具有PDC钻头破岩效率高和金刚石钻头工作寿命长的双重优点;花岗岩中钻头最优布齿方式为前排为PDC齿,后排孕镶块低于PDC主齿0.5~1.0 mm同轨布置,硬砂岩中钻头最优布齿方式为前排为PDC齿,后排孕镶块低于PDC主齿0.0~0.5 mm同轨布置。在室内实验基础上,设计2只混合钻头分别用于松辽盆地金山区块基底花岗岩和冀中雷家庄断层区块石英岩地层,现场应用表明,相比于常规PDC钻头和牙轮钻头,混合钻头具有更高的机械钻速和更长的使用寿命,有效缩短了钻井周期,节约了钻井成本,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 PDC 金刚石孕镶块 混合钻头 强研磨性硬岩 钻速
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元坝陆相高压致密强研磨性地层钻井提速技术 被引量：8
3
作者 乔领良 胡大梁 肖国益 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期44-48,共5页
针对元坝气田陆相深部自流井组和须家河组地层岩性致密、硬度高、研磨性强,牙轮钻头进尺少、寿命短,以及综合效益低的问题,通过分析地层的可钻性、钻头的破岩原理,结合现场实钻情况优选高效钻头,并根据钻头与钻井工具的合理匹配原则优... 针对元坝气田陆相深部自流井组和须家河组地层岩性致密、硬度高、研磨性强,牙轮钻头进尺少、寿命短,以及综合效益低的问题,通过分析地层的可钻性、钻头的破岩原理,结合现场实钻情况优选高效钻头,并根据钻头与钻井工具的合理匹配原则优选合适的动力钻具,进行了"进口孕镶金刚石钻头+高速涡轮"复合钻井技术、"国产孕镶金刚石钻头+高效特殊螺杆"复合钻井技术和牙轮-PDC混合式钻头钻井技术现场试验。以钻头每单位进尺消耗的比能作为选择钻头的依据,并应用盈亏平衡理论对3种钻井技术进行了经济评价。现场试验结果表明:高压致密强研磨性地层首选"国产孕镶金刚石钻头+高效特殊螺杆"钻井技术;砾石含量高的珍珠冲组地层推荐采用"进口孕镶金刚石钻头+高速涡轮"复合钻井技术;砂泥岩互层较多的高压致密地层推荐采用牙轮-PDC混合式钻头钻井技术。经济评价结果表明,元坝气田应用"国产孕镶金刚石钻头+高效特殊螺杆"钻井技术的经济效益最高,其次是牙轮-PDC混合式钻头钻井技术,"进口孕镶金刚石钻头+高速涡轮"复合钻井技术最差。 展开更多
关键词 陆相地层 高压致密层 孕镶金刚石钻头 动力钻具 机械钻速 元坝气田
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致密砂岩地层孕镶金刚石参数的试验优选研究 被引量：6
4
作者 李子杰 赵洪山 +3 位作者 冯光通 何林虎 姜维 彭烨 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2020年第5期12-15,I0001,共5页
四川盆地须家河组致密砂岩地层研磨性强、可钻性差,采用常规高效牙轮和PDC钻头存在着钻头破岩效率差、单只钻头进尺少、机械钻速低等技术难题。首先设计了适用于孕镶金刚石钻头的钻凿特性测定试验装置,包括主体机架、钻进系统及岩样夹... 四川盆地须家河组致密砂岩地层研磨性强、可钻性差,采用常规高效牙轮和PDC钻头存在着钻头破岩效率差、单只钻头进尺少、机械钻速低等技术难题。首先设计了适用于孕镶金刚石钻头的钻凿特性测定试验装置,包括主体机架、钻进系统及岩样夹持系统等部分组成,能够针对孕镶金刚石钻头的破岩机理、磨损能力等进行分析。然后通过研制孕镶金刚石参数优选试验模拟钻头,采集须家河组致密砂岩地层的露头岩石,开展了模拟不同钻压、转速条件下金刚石粒度、浓度对孕镶钻头机械钻速和磨损量的影响试验。试验结果表明,随着金刚石粒度变小和浓度增大,有利于显著延长孕镶钻头的使用寿命;选用40/50目或50/60目金刚石粒度,同时配以70%左右的金刚石浓度,可以起到兼顾提高致密砂岩机械钻速和钻头寿命的效果,为今后四川盆地须家河组地层开展孕镶钻头的研制及应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 致密砂岩 孕镶金刚石钻头 金刚石参数 试验优选 钻头设计
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孕镶金刚石钻头优化设计及其在甘青隧道应用 被引量：1
5
作者 马银龙 张诗彧 +2 位作者 周福军 孙志刚 任杰 《吉林大学学报（地球科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1845-1853,共9页
孕镶金刚石钻头是通过胎体超前磨损,促使金刚石出露形成微切削刃,在钻压和扭矩的作用下对岩石进行磨削碎岩,可广泛应用于硬地层和复杂地层钻进。然而,常规金刚石钻头存在坚硬地层钻速低、进尺慢、费用高等问题。本研究首先采取甘青隧道S... 孕镶金刚石钻头是通过胎体超前磨损,促使金刚石出露形成微切削刃,在钻压和扭矩的作用下对岩石进行磨削碎岩,可广泛应用于硬地层和复杂地层钻进。然而,常规金刚石钻头存在坚硬地层钻速低、进尺慢、费用高等问题。本研究首先采取甘青隧道S2Z-45钻孔相邻孔不同深度的岩石样品,对其硬度、矿物组成及可钻性进行测试分析,确定了岩层大部分以闪长岩为主,岩石可钻性等级为8级;然后针对甘青隧道的地质特点对孕镶金刚石的胎体硬度和底唇面形状进行了优化设计,并进行了现场试验,通过分析钻头的实际使用情况研究了孕镶金刚石钻头性能的影响因素。试验结果表明:胎体硬度为HRC 15~20、金刚石粒度40~50目、金刚石体积分数为20%、底唇面为环槽尖齿型的孕镶金刚石钻头性能最佳,寿命达到321 m,钻速为1.17 m/h;在相同金刚石参数下,胎体硬度为HRC 10~15的滚齿型孕镶金刚石钻头在钻速方面具有优势,最大钻速能够达到1.44 m/h。环槽尖齿型底唇面和高胎体硬度有助于提高钻头寿命,滚齿型底唇面和低胎体硬度有利于提高钻进效率,但钻头寿命偏低。 展开更多
关键词 甘青隧道 孕镶金刚石钻头 环槽尖齿型 滚齿型 胎体
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孕镶金刚石钻头设计与制造新技术回顾与展望
6
作者 张绍和 孔祥旺 +5 位作者 孙平贺 曹函 张鑫鑫 吴冬宇 刘磊磊 荣令龙 《钻探工程》 2023年第S01期1-12,共12页
高性能孕镶金刚石钻头的研制是钻探工程尤其是深部坚硬地层提高钻探效率、降低钻探成本的关键手段之一。本文从钻头胎体、结构和制造工艺3方面综述了孕镶金刚石钻头设计与制造的新技术,针对钻头胎体设计,介绍了胎体对金刚石把持力的调... 高性能孕镶金刚石钻头的研制是钻探工程尤其是深部坚硬地层提高钻探效率、降低钻探成本的关键手段之一。本文从钻头胎体、结构和制造工艺3方面综述了孕镶金刚石钻头设计与制造的新技术,针对钻头胎体设计,介绍了胎体对金刚石把持力的调控研究,特别是胎体强化和胎体弱化这2大方向,并阐述了胎体自润滑钻头的设计机理;从唇面结构和水路系统的设计等方面论述了孕镶金刚石钻头结构设计的新思路;讨论了典型孕镶金刚石钻头设计技术,分析了钻头制造工艺现存的问题,并认为未来采用3D打印制造复杂结构孕镶金刚石钻头具有广阔的应用前景。对及时了解和掌握国内外孕镶金刚石钻头设计与制造技术和理论的最新进展,加快高性能孕镶金刚石钻头的研发具有重要意义。 展开更多
关键词 孕镶金刚石钻头 胎体 唇面结构 水路系统 制造工艺 3D打印
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适合强研磨性硬地层的新型混合钻头设计及现场应用 被引量：3
7
作者 于金平 邹德永 刘笑傲 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2020年第3期67-71,共5页
为提高金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)钻头在强研磨性硬地层中的破岩效率和使用寿命,设计2只由PDC切削齿和金刚石孕镶块组合作为切削单元的PDC–金刚石孕镶块新型混合钻头,并在冀中某断层区块石英岩地层进行现场试... 为提高金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)钻头在强研磨性硬地层中的破岩效率和使用寿命,设计2只由PDC切削齿和金刚石孕镶块组合作为切削单元的PDC–金刚石孕镶块新型混合钻头,并在冀中某断层区块石英岩地层进行现场试验。试验结果表明:与同井段使用过的牙轮钻头的平均值相比,1#PDC–金刚石孕镶块混合钻头的平均机械钻速提高52.30%,平均钻头进尺提高97.30%;与牙轮钻头的平均值和M1375D PDC钻头相比,2#PDC–金刚石孕镶块混合钻头的平均机械钻速分别提高30.85%和32.30%,平均钻头进尺分别提高70.50%和47.40%。PDC–金刚石孕镶块混合钻头极大地提高了强研磨性硬地层中的钻进效率,降低了钻井成本。 展开更多
关键词 PDC切削齿 金刚石孕镶块 混合钻头 强研磨性硬地层 钻速 钻头进尺
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