螺杆钻具加PDC钻头钻井技术

1、212推 介 Design 一、PDC钻头的钻进特性PDC钻头是依靠金刚石的颗粒破碎岩石的钻头。它在低钻压下即可获得较高的钻速和钻井进尺,是石油钻井中广泛使用的一种高效钻头。其结构主要包括金刚石、胎体、钢体和水槽等部分。按镶嵌特点可分为表镶式和孕镶式;根据地层的软硬程度可分为软、中和硬3种类型;按其材质可分为天然金刚石钻头和人造金刚石钻头。作用在金刚石上的全部载荷是机械钻压和水力推举力。后者为作用在钻头表面上的净水力之和,即每点压差与其作用在暴露面积上的乘积之和。按流向可分为径向流和横向流。(一径向流的钻头的水力推举力比横向流的大3-4倍。(二径向流的水力推举力随钻速增加只略微增大,而横向流的

2、水力推举力几乎不变。(三两种钻头的水力推举力都随流量的增加呈指数级增加。(四在给定钻速的情况下,2种在机械上相似的钻头所需的机械钻压相同。二、螺杆钻具加PDC钻头钻井技术的应用(一螺杆钻具加PDC钻头在沙特KHZM-2井的应用KHZM-2井是沙特阿美公司布置在KHZM区块的一口低压探井,在8-1/2井眼钻进过程中应用到螺杆钻具加PDC钻头技术。在井深1200英尺、DHRUMA地层的上部,变换钻具组合,钻具组合为:8-1/2PDC钻头(型号:HCM506C,水眼6×14+XME型螺杆+1根6-1/2钻铤+8-1/2划眼器+2根6-1/2钻铤+8-1/2划眼器+18根6-1/2钻铤+6-

3、1/2震击器+3根6-1/2钻铤+15根5加重钻杆+5钻杆。钻井参数:钻压12吨、排量600加仑/分钟、转盘转速75转/分、井下转速280转/分。换钻具组合之前机械钻速为50英尺/小时,下入螺杆钻具加PDC钻头后,虽然层位未发生变化,机械钻速达到103英尺/小时之多,通过测井,井眼轨迹优良。(二螺杆钻具加PDC钻头在沙特ABJF-42井的应用ABJF-42井是沙特阿美公司布置在ABJF区块的一口高压探井,在12井眼钻进过程中应用到螺杆钻具加PDC钻头技术。在井深4300英尺、ARAB地层的上部,变换钻具组合,钻至10636英尺。钻具组合为:12PDC钻头(型号:KS66DR,水眼4×

4、14+5×15+12扶正器+FMH型螺杆+12划眼器+1根8-1/4钻铤+12划眼器+14根8-1/4钻铤+8-1/4震击器+2根8-1/4钻铤+15根5加重钻杆+5钻杆。钻井参数:钻压20吨、排量880加仑/分、转盘转速80转/分、井下转速240转/分。钻进时发现机械钻速只有20英尺/小时,出现托压现象,钻压加不到钻头上。通过认真的分析是钻具组合不合适,由于12扶正器与钻头距离太短,岩屑不能很好的上返,造成钻头重复切削,12扶正器与钻头之间堆积大量岩屑,钻具不能很好的下行。起出钻具甩掉12扶正器后,机械钻速50英尺/小时。邻井ABJF-2、ABJF-610、ABJF-611此井段均

5、为8-1/2,未使用螺杆钻具加PDC钻头钻井工艺,机械钻速45英尺/小时。(三螺杆钻具加PDC钻头在沙特AMAD-6井的应用摘要:螺杆钻具与PDC钻头组合钻井工艺技术的应用进一步提高了PDC钻头在井底的旋转速度,解决了许多钻井工程上的问题。本文分析了PDC 钻头特性,分析了螺杆钻具加PDC钻头钻井技术的应用,对节约钻井成本,提高机械钻速具有重要意义。关键词:PDC钻头 螺杆钻具 钻井工艺螺杆钻具加PDC钻头钻井技术杨德勇华扬石油天然气勘探开发总公司轮台分公司AMAD-6井是沙特阿美公司布置在AMAD区块的一口高压探井,在12井眼钻进过程中应用到螺杆钻具加PDC钻头技术。在井深7000英尺变换钻

6、具组合,钻至11118英尺。钻具组合为:12PDC钻头(型号:FMH3863,水眼8×14+BAKERULTRA XL型螺杆+12划眼器+2根8-1/4钻铤+12划眼器+7根8-1/4钻铤+8-1/4震击器+2根8-1/4钻铤+21根5加重钻杆+5钻杆。钻井参数:钻压16吨、排量880加仑/分钟、转盘转速80转/分、井下转速260转/分。钻进时发现夹层较多,并有砂岩,钻至10500英尺时,钻遇极硬质泥岩,机械钻速只有3英尺/小时,但与未使用此技术的邻井AMAD-2井机械钻速0.6英尺/小时相比,还是有了很大的提高。AMAD-6井此井段平均机械钻速32英尺/小时。AMAD-2井此井段平

7、均机械钻速12英尺/小时。起出钻头检查钻头磨损较大。三、螺杆钻具加PDC钻头钻井技术应用时的要求(一对钻井液的要求螺杆钻具对于各种钻井液都能有效地工作,包括油基、水基和乳化的钻井液。钻井液粘度和密度对钻具的影响很小,但对整个系统的压力有直接影响,如果推荐排量下的压力大于额定泵压值,就得减少钻井液排量,或者有必要降低通过钻具或钻头的压力降。钻井液中的砂粒等杂质会影响钻具性能,加速轴承和马达定子的磨损。因此,钻井液中的含砂量必须控制在l%以内,每种型号的钻具都有各自的流量范围,只有在此范围内,钻具才能有较高的效率,一般情况下,流量范围的中间值是钻具最佳输入流量值。(二对扭矩的要求螺杆钻具的扭矩与钻井液流经马达产生的压力降成正比,转速与输入排量成正比,排量一定时,扭矩增加而转速基本保持不变,螺杆钻具从空载到满载,速度降低一般不超过10%左右。四、结论(一螺杆钻具配合PDC钻头钻井,PDC钻头的使用,使钻井工程的发展上了一个新的台阶,解决了许多钻井工程上的问题,不怕掉牙轮,减少起钻次数,极大的缩短了建井周期,大大地提高机械钻速,降低钻井成本,获得丰厚的经济利润。(二采用螺杆钻具配合PDC钻头钻进方式,首先选择配合较好的螺杆钻具和PDC钻头,然后根据其性能和要求选择合适的地层。(三采用螺杆钻具配合PDC钻头钻进方式,应严格遵守螺杆钻具