浅谈PDC钻头的使用.ppt

浅谈PDC钻头的使用作者：李炳任、张健（30530钻井队）,摘要：随着钻井工艺的不断完善和钻井技术的不断更新，优质高效成为石油钻井的主旋律。近年来，大量的技术进步使PDC钻头在钻头市场上占有重要份额，而且其份额还在不断增长,PDC钻头使用逐渐普及.因此，PDC钻头的合理使用，将成为提高钻速、降低成本、增加效益的重要环节。,关键词：PDC钻头优选使用,今年，我们选择了PDC钻头及复合定向钻井技术。通过使用我们认为：PDC钻头的优点很多。PDC钻头机械转速高，耐磨性非常强，寿命长，极大的提高了钻井时效；钻进时钻压小，不容易井斜且降低钻具事故，提高钻具的使用寿命等。,一.PDC钻头的技术优点,首先是采用了抗研磨性和抗冲击性更好的人造金刚石材料；其次是聚晶金刚石薄片与碳化钨圆片接触面的几何形状也更合理；最后是PDC钻头的热稳定性很好，热稳定极限可以达到1150。PDC钻头的破岩机理就是剪切。剪切作用在破岩时起主要作用。,二.PDC钻头的优选,选择PDC钻头主要取决于所钻岩层的特性，还有如钻进能力（钻速）、水马力、导向能力和耐磨性等。PDC钻头主要应用于软至中硬地层的钻进，钻头钻井过程中会产生大量的岩屑。水力能量对于钻头的清洗和冷却是必不可少的，水力能量的利用效率是影响钻头机械钻速的最重要因素之一。钻头与地层作用的结构分为3部分：切削结构，主动保径和被动保径。PDC钻头的钻进能力无疑是影响钻井成本最重要的因素。,PDC钻头切削件的特性、后耙角、切削件排布、切削件的数量和尺寸是影响钻头钻进能力的主要参数。通常，减小切削件的后耙角可以提高钻速，但切削件的抗冲击能力下降。抗压强度、研磨性和孔隙压力是影响选择钻头的主要因素。总之要根据所钻地层和钻井条件选择切削件的数量和尺寸。,三.合理的使用PDC钻头可降低费用，节约成本,我队使用的PDC是胜利产的五刀翼222.3P5263MF钻头，喷嘴直径10*10*10*10*10*11。在桐31-26井中，使用地层为环河至洛河，由于经验不足致使机械钻速为21.5米/小时，在桐30-24井，使用PDC钻头复合钻进，使用地层为环河至洛河，机械钻速为41.39米/小时。但在庄74-29井组中，庄74-29井，使用PDC钻头常规钻进，机械钻速为33.91米/小时，庄75-30井使用PDC钻头复合钻进，机械钻速为31.92米/小时。,只要运用合理的钻井参数及良好的钻井液，常规钻进并不比复合钻进机械钻速低，而且还可以降低螺杆费用，节约成本。,在庄77-31井中，二开后直井段，使用PDC钻头钻进，进入洛河底界后，密切注意钻时变化，如果发现钻时一旦变慢或有严重连续蹩跳现象，则立即起钻，最后PDC钻头正常穿过安定、直罗,进入延安；在直罗地层钻时为1-2米/分种，在延安地层钻时为2-3米/分钟，在以往使用三牙轮钻头，延安地层钻时为5-7分钟。使用PDC钻头使得钻井周期为8天9小时，使我队的钻井周期明显缩短。PDC钻头的使用获得了成功，,可以由表1和表2看出PDC钻头的机械钻速高于普通三牙轮钻头，使用寿命长，使用井段长，避免中途起下钻换钻头，节约了时效；目前我队的这只PDC钻头共使用6口井，总进尺4327米,目前钻头新度75%，还可以继续使用。,PDC钻头使用钻头使用统计表（表1）井号井深进尺（米）纯钻时间（时）机械钻速对应地层钻压（KN）钻速（转/分）排量（L）泵压（MPa）桐30-26162-49132915:3021.22环河7060305.5491-76026915:3017.35华池7060306桐30-26A158-58042215:3027.22环河4060307.5580-7701908:0023.75华池40复合307.5770-9501808:0022.5洛河50复合307.5桐30-24157-5704138:3048.59环河40复合308570-8102408:0030华池40复合308庄74-29250-4502006:0033.33环河8060306.5450-6401905:3034.54华池8060306.5庄75-30241-4401996:0033.16环河50复合307.5440-6402006:3030.77华池50复合307.5640-96532513:0025洛河50复合307.5庄77-31257-4501938:0024.12环河8060305.5450-6502008:3023.53华池10060305.5650-95030010:3028.57洛河8060305.5950-10601106:0018.33安定10060305.51060-12902308:3027.05直罗10060305.51290-14271376:3021.07延安10060305.5,三牙轮钻头使用统计表（表2）井号钻头类型井深进尺（米）纯钻时间（时）机械钻速对应地层钻压（KN）钻速（转/分）排量（L）泵压（MPa）西37-028SHT22R284-110081634:0024环河、华池、洛河15060307西38-028SKH447G288-75046217:3026.4环河、华池15060307SKH447G862-161170142:0016.69洛河、安定、直罗18060307.5西31-021SKH447G218-1220100260:0016.7环河、华池、洛河、安定、直罗17060306西29-023SKH447G219-105083133:0025.18环河、华池、洛河15060306SKH447G1170-150933916:0021.6安定、直罗15060306西29-024SKH447G214-93872433:3021.61环河、华池、洛河15060306CQB517998-177077257:0013.54安定、直罗20060307西30-022SKH447G216-113091449:3018.46环河、华池、洛河15060307SKH447G1170-141224211:0022安定、直罗20060307西31-022CQA517224-79056635:0016.17环河、华池18060307,四.使用PDC钻头应注意以下几点,1在钻头接近井底时将泵的排量开到最大，而后启动转盘，将转速控制在3060rpm。缓慢下钻直至钻头接触井底。,2新的井底形成后，就可以平缓、均匀地增加钻压直至达到正常钻进时的钻压水平。对于极软地层，该钻压与起始钻压非常接近。对于较硬的地层，钻头磨合形成新井底将花费较长的时间，最终的正常工作钻压也较高。最佳的钻压值应该是：当钻压达到此值后，钻头的机械钻速ROP不再随着钻压新的增加而增加，或钻头扭矩已达到极限扭矩值。,3.钻头的最佳转速应该是：当转速达到此值后，钻头的机械钻速ROP不再随着转速新的增加而增加，或钻头扭矩已达到极限扭矩值。通常情况下，钻头在较软的岩石中钻进时的机械钻速ROP对转速的变化更加敏感。对于较硬、研磨性较强的地层，高的钻头转速易导致切削齿提前磨损失效。因此，及时监测钻头钻速ROP随转速RPM的变化情况是很重要的，这样我们可以在最低的转速下达到预期的机械钻速。,4当钻遇岩性变