在气体钻井中应用PDC钻头极大地降低了成本.pdf

韩中轩等:在气体钻井中应用PDC钻头极大地降低了成本35

在气体钻井中应用PDC钻头极大地降低了成本

编译:韩中轩(吐哈油田工程技术研究院)
贾春萍(吐哈油田井下技术作业公司)

林铁军魏臣兴(油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学)
审校:练章华(油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学)

摘要在国内外许多泥浆钻井中,普遍含量增加会降低机械钻速。运用气基钻井液能够消
都采用PDC钻头作为提高机械钻速的有效方除上述影响,并且当过平衡压力接近零时机械钻速
式。过去虽然试图在空气和泡沫钻井中采用达到最大。在气基钻井液中限制地层流体的渗入量
PDC钻井技术,但是因为对切削元件损坏程度可以大大增加整体的机械钻速,缩减钻井周期。
大,所以被认为是不经济、不可行的。由于要致密、稳定以及通常非常硬的研磨性地层被认
实现经济利润,需要通过提高钻头的机械钻速为是气体钻井的典型地层。因此,在气体钻井中密
和施工效率等性能来缩减钻井成本。投资商和度越高旋转速度越低。因此,限制地层和循环流体
服务公司共同努力,试图在美国东部的阿巴拉的流入量就消减了循环制冷作用。上面这些因素再
契亚盆地和西得克萨斯州的Permian盆地的干加上PDC牙轮的历史局限性就限制了PDC钻头在
空气、氮气和泡沫钻井中运用PDC钻头。这气体钻井中的广泛应用。金刚石钻头在普通钻井中
些盆地是比较著名的具有岩石力学和地质学性出现损坏,PDC钻头的应用也受到限制。在机械
能的钻井盆地。在确定施工目标和建立施工方钻速增加的地层,钻井的深度也有所限制。
案的同时,也要考虑新型PDC钻头在这些环基于AlfonsoOrtega等和FCAppl等的实
境中的使用寿命。钻头选型、操作参数的差验经验,提高PDC钻头性能的主要障碍是空气或
别、钻头的性能和磨损程度以及对井眼质量的雾化钻井液中钻井工具的冷却能力比较差。由于气
影响都要监控。记录钻头几十次运行累计的性体钻井液的冷却能力较弱导致切削工具与地层接触
能数据。参数显示:使用新型PDC钻头能够的时候过热,正是这个原因才导致快速的磨损最终
成功增加300%的机械转速并且减少30%的钻严重破坏。实验表明切削工具与地层的接触点温度
井时间。在第二次钻井中平均每多钻30%的达到700时,磨损速度急速增加。由于没有水基
深度,会增加40%的时间并且能减少一次起或其他钻井流体的冷却作用,金刚石钻头不能有效
下钻和一个钻头。结果表明:在相关的空气钻地切削地层。
井中,把牙轮钻头替换为PDC钻头能够节省最近,在运用PDC钻头的气体钻井中,引进
大量的钻井成本。文章详细讨论了方法、结果了新的材料,同时改进了设计方案,增加了机械钻
和试验经验,并且把这些结果应用到现场技术速,缩短了钻井周期。新改进的结构在使用同样的
中。文章还给出了研究实例,以及支持研究结钻井液时可以对付高温问题,也能够解决引起工具
果的相关性能数据和钻井条件。失效的振动问题。在气体钻井中使用这种PDC钻
关键词PDC钻头钻速牙轮钻头头会体现出一定的机械转速的优势,但是与牙轮钻
优化振动磨损成本使用寿命头的使用寿命相比就显得不经济实用了。

DOI:103969/j.issn.1002641X2009120102实例研究1

21背景
1引言
在俄亥俄州的东部,作业公司纷纷在奥陶系和
20世纪70年代引入PDC钻头,现在PDC钻晚寒武世砂岩组钻井,目的是在个别构造断块寻求
头可钻进更硬和更复杂的地层。技术进步之一就是产能。在钻小于5000ft(1ft=3048cm)的井
在钻井中运用干气、气雾和泡沫作为主要的钻井流时,从地层特性和钻井效益来看,碳化钨镶齿牙轮
体。运用这些流体钻井比水基钻井液或其他流体的钻头是最好的选择。在钻多个夹层的岩石时,考虑
平均机械钻速要高,随着流体的密度、黏度和固体到钻头的价格和钻速,牙轮钻头更合适,由于夹层
36国外油田工程第25卷第12期(200912)

存在,钻该断层时需要有包括更换钻头的钻井时间在钻Trenton石灰岩时钻头产生跳动,并且钻头断
的间隔。裂在地层中;钻头有裂口的切割台肩通常会在钻硬
牙轮钻头的优化设计包括一个无偏置轴承装质碳酸盐地层后期刀具发生损坏。随后的钻井显
置,它能增加切削和仪器的使用寿命。在流体环境示,由于操作变化引起钻头的轻微振动。在随后的
中,尤其是在松软的泥页岩中,由于缺少切削结构钻井中调整了操作参数,机械钻速增加了10%,
的刮削作用,钻头的进尺减缓或停止。相反,较软改善了外观效果。
的硬质合金偏置轴承加速了气体钻井中钻头的通过调整钻头参数,机械钻速增加值可以达到
磨损。90ft/h。随后增加一个空气压缩机,气体流动速
22实