復合鉆頭技術(shù)的應用論文.doc

復合鉆頭技術(shù)的應用論文 1引言 “十二五”以來，中國石油工業(yè)仍然面臨嚴峻的勘探開發(fā)形勢，為鉆井提速提出了新的挑戰(zhàn)。深層、超深層的硬地層提速仍面臨著“鉆速慢、周期長、成本高”的難題，成為制約深層油氣資源開發(fā)的技術(shù)瓶頸之一，而提速的關鍵則在于鉆頭。 復合鉆頭又稱混合鉆頭，英文名HybridBit。早在1930年，美國人FloydL.Scou等就發(fā)明了世界上最早的牙輪一刮刀復合鉆頭，但在當時卻因為被認為是不切實際的而沒有得到進一步發(fā)展。20世紀80年代，美國Smith公司和Reed公司也先后提出牙輪一金剛石齒復合鉆頭技術(shù)的專利，但山于受到復合片材料技術(shù)限制，這種鉆頭技術(shù)思想并未獲得成功的商業(yè)化應用。xx年，BakerHughes公司公布了一種名為Kymera的PDC一牙輪復合鉆頭的技術(shù)特點和現(xiàn)場試驗情況，如圖1所不。鉆井應用表明:PDC一牙輪復合鉆頭能在致密泥頁巖、不均質(zhì)地層等難鉆地層條件下高效鉆進，能顯著減小鉆頭轉(zhuǎn)矩，降低扭轉(zhuǎn)振動，減少茹滑趨勢，提高鉆頭鉆進效率和導向能力。 xx年至今，寶雞石油機械有限責任公司、西南石油大學和川慶鉆探工程有限公司在復合鉆頭方面開展了大量理論和實驗研究，陸續(xù)申請了關于復合鉆頭的專利10余項，其中以一種牙輪一固定切削結(jié)構(gòu)復合鉆頭具有很強的代表性，如圖2所不4復合鉆頭結(jié)構(gòu)形式多種多樣，其中在目前的石油鉆探中應用較為成熟的是PDC一牙輪復合鉆頭，也是本文的討論重點。 2復合鉆頭現(xiàn)場應用 1)應用實例一。xx年6月，塔里木油田迪北103井試用了一只444.5mmKM633復合鉆頭9，如圖3所T迪北區(qū)塊蘇維依組礫石含量多、地層軟硬交互頻繁、可鉆性差。復合鉆頭刷新了該層位的機速和進尺記錄，平均機速比迪北101提高了106%，比迪北104提高了165，平均單只鉆頭進尺提高了564%， 總體而言，鉆井提速效果十分顯著。2)應用實例二。xx年12月，磨溪42井試用了一只311.1mmKM633X復合鉆頭，如圖4所示。磨溪區(qū)塊須家河組為砂巖夾頁巖，地層極硬，研磨性極強。該鉆頭一次鉆穿須家河組，總進尺551m，出井后輕微磨損，仍可繼續(xù)使用。該趟鉆創(chuàng)下了磨溪高石梯區(qū)塊一趟鉆鉆穿須家河組的機械鉆速記錄。 3下一步建議 1)復合鉆頭的提速增壽。復合鉆頭的工作轉(zhuǎn)速較低，主要受到牙輪軸承、密封和主體內(nèi)錐布齒結(jié)構(gòu)的制約。有實驗表明，提高復合鉆頭的工作轉(zhuǎn)速，其機械鉆速會成倍上升。復合鉆頭承受的鉆壓越大，牙齒造坑能力越強，PDC破巖體積越大，但是高鉆壓同時會引起高振動，復合片受到的沖擊也越大。因此，只要能夠從結(jié)構(gòu)和復合片抗沖擊性能綜合考慮，復合鉆頭勢必向高轉(zhuǎn)速、高鉆壓的方向發(fā)展，使復合鉆頭提速增壽邁向一個新臺階。 2)增強地層適應性。復合鉆頭不是萬能鉆頭，需根據(jù)鉆遇地層作個性化設計才能取得較好的鉆進效果。現(xiàn)場應用情況表明，復合鉆頭在硬、夾層中有良好的提速效果，但我國難鉆地層復雜多樣，只有針對多種難鉆地層進行設計，才能拓展復合鉆頭的應用前景。 3)滿足不同鉆井工藝需求。前期基本理論研究和現(xiàn)場應用表明，復合鉆頭工作平穩(wěn)，工具面可控性高。然而復合鉆頭還需要進行更