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l2探矿工程(岩土钻掘工程)2010年第37卷第7期

PDC钻头在天津地热井中的应用

马忠平，杜槟，李振杰，杨忠彦，庞海
(1．天津地热勘查开发设计院，天津300250；2．天津市地质iT-程勘察院，天津300191)

摘要：天津地热钻井，一般采用传统的三牙轮钻头进行施工，近年来随着钻井工艺水平的进步，为了提高钻井效
率，在部分井段中采用PDC钻头钻进，相比三牙轮钻头取得了更高的机械钻速，且泥岩地层造浆得到很好的控制，
钻井液性能稳定，降低了维护成本。实践证明，PDC钻头使用寿命长，在提高钻进效率的同时经济效益显著。
关键词：地热井；PDC钻头；机械钻速；天津
中图分类号：P634．41文献标识码：A文章编号：1672—7428(2010)07—0012—03
ApplicationofPDCBitinGeothermalWellinTianjin／MAZhong-ping，DUBin，Zhen-jie，YANGZhong—yan，
PANGHai(1．TianjinGeothermalExplorationandDevelopmentDesigningInstitute，Tianjin300250，China；2．Tianjin
Geo—engineeringInvestigationInstitute，Tianjin300191，China)
Abstract：GeothermalwellinTianjinusedtobeconstructedbytraditionalthree—conebit．Withthedevelopmentofdrilling
technologyinrecentyears，PDCbitwasadoptedinsomewellsectionstoimprovethedrillingefficiencyandmudmakingin

mudstoneformationwaswellcontrolledwithsteadyperformanceofdrillingfluidandloweredmaintenancecost．PDCbithas

longservicelife，whichcanimprovedrillingefficiencywithobviouseconomicalbenefit．
Keywords：geothermalwel；PDCbit；penetrationrate；Tianjin

0引言PDC喷嘴金刚
牛秀
早在20世纪80年代中期，我国就开始使用
PDC钻头应用到钻探中，在软至中硬的地层中钻进
显示出高效率、长寿命和低成本，在煤田、石油、核工
保径料
业等领域取得了令人瞩目的成绩。多年的使用积累I

了丰富的PDC钻头设计和使用经验。钢心I
PDC钻头实质上就是具有负切削角度的微型

切削片刮刀钻头，其工作原理与刮刀钻头基本相同。焊缝
在钻压和扭矩的作用下，PDC复合片“吃人”地层，
充分利用复合片极硬、耐磨(磨耗比是碳化钨的100
多倍)、自锐的特点，犁削和剪切地层，破碎岩石。
PDC钻头主要由钻头体(胎体)、切削齿、喷嘴、保径
材料等组成，如图1所示。复合片磨削剪切和碎岩
过程如图2所示。
随着近年来地热开发和利用的市场逐步扩大，
PDC钻头作为一项成熟钻进工艺逐步应用到地热
行业的开发上。本文以实例介绍PDC钻头在天津
地热井中的应用。

1DR100井基本数据
DR100井位于天津市塘沽区，是我院RPS3000
复合片剪切作用
井队施工完成的地热勘探井。该井设计完井目的层
图2复合片磨削剪切作用

收稿日期：2009一l1～25；修回日期：2010—03—12
作者简介：马忠平(1970一)，男(满族)，辽宁人，天津地热勘查开发设计院副院长、高级丁程师，探矿工程专业，从事地热钻井技术工作，天津
市河东区卫国道189，ma—[e-mail]。
2010年第37卷第7期探矿工程(岩土钻掘工程)l3

位为古近系东营组，设计井深2580m，完钻井深头泥包，过高的泵压会导致钻头胎体冲蚀。
2362．98m。DR100井由于是41．3mm井眼，13544型
井身结构：0339．7mm套管，J55钢级，下入深PDC钻头选用的排量为41L／s，泵压为lO～14
度398．37m；0177．8mm套管，J55钢级，下人深度MPa。
367．98～2316．84m。2．4PDC钻头喷嘴的选择
PDC钻头喷嘴有2种形式，一种为固定式，另一
2PDC钻头的使用种为可拆装式。对于固定式，可通过选择钻头来选
2．1地层情况择喷嘴，对于可拆装式，钻头压降设计在5—7MPa
之间为宜，选择喷嘴时一有～鋈}，一对应一结考一虑一劝揪废所一艏选择喷嘴直径由内
该井预计在二