標籤:石油鑽井

做切削刃的鑽頭稱為金剛石鑽頭。該鑽頭屬一體式鑽頭,整個鑽頭沒有活動的零部件,結構比較簡單,具有高強度、高耐磨和抗衝擊的能力,是20世紀80年代世界鑽井三大新技術之一。現場使用證明,金剛石鑽頭在軟-中硬地層中鑽進時,有速度快、進尺多、壽命長、工作平穩、井下事故少、井身質量好等優點。金剛石鑽頭不但使用時間長,還可以重複利用,返廠修復的金剛石鑽頭使用起來和出廠的 金剛石鑽頭使用效果差不多,能大量的節約鑽井成本。

1金剛石鑽頭

鑽頭質量的好壞、鑽頭類型與地層岩性是否適應,對加快鑽井速度和提高單隻鑽頭進尺起著重要的作用。鑽一口油氣井一般要使用不同尺寸的多隻鑽頭,在鑽上部地層時要使用直徑較大的鑽頭,因鑽頭鑽進的地層較軟,單隻鑽頭進尺多、使用的時間短,一個鑽頭一般可重複使用幾口井;而在鑽下部地層時要使用直徑較小的鑽頭,因地層硬、單隻鑽頭的進尺少,一般要使用多隻鑽頭。一隻下井新鑽頭鑽井進尺的多少主要取決於鑽頭的尺寸、類型、地層的軟硬和鑽進參數的配合。一般來說,鑽頭尺寸越、地層越硬,進尺越少;鑽頭尺寸越、地層越軟,鑽頭進尺就越多。

金剛石鑽頭

金剛石鑽頭

2優勢

1 力平衡設計使鑽頭具有良好的導向性,適應配合井下馬達應用於定向鑽井,具有較小的徑向震動;
2 不同結構的專利PDC複合片在鑽頭不同位置的合理布置使鑽頭具有較強的攻擊性和抗研磨性;
3 強攻擊性設計使鑽頭可獲得高的機械鑽速;
4 動態流場模擬技術應用於水力設計,使井底流場最優化,有利於提高排屑速度和防泥包。
因為PDC鑽頭的材料主要為鑄造碳化鎢和金剛石複合片,所以它壽命長,價值高。(精鑽金剛石鑽頭)

3破岩機理

金剛石鑽頭的破岩作用是由金剛石顆粒完成的。要知道鑽頭的破岩作用,就須了解單粒金剛石的破岩作用。在堅硬地層中,單粒金剛石在鑽壓作用下使岩石處於極高的應力狀態下(約4200-5700MPa,有的資料認為可達6300MPa),使岩石發生岩性轉變,由脆性變為塑性。單粒金剛石吃入地層,在扭矩作用下切削破岩,切削深度基本上等於金剛石顆粒的吃入深度。這一過程如同「犁地」故稱為金剛石鑽頭的犁式切削作用。
在一些脆性較大的岩石里(如砂岩、石灰岩等),鑽頭上的金剛石顆粒在鑽壓扭矩的同時作用下,破碎岩石的體積遠大於金剛石顆粒的吃入與旋轉體積。當壓力不大時,只能沿金剛石的運動方向形成小溝槽,加大壓力則會使小溝槽深部與兩側的岩石破碎,超過金剛石顆粒的斷面尺寸。
金剛石鑽頭的破岩效果,除與岩性以及影響岩性的外界因素(如壓力、溫度、地層流體性質等)有關外,鑽壓大小是重要的影響因素。它和牙輪鑽頭一樣,破岩時都具有表層破碎、疲勞破碎、體積破碎三種方式。只有當金剛石顆粒具有足夠的比壓吃入地層岩石,使岩石發生體積破碎時,才能取得理想的破岩效果。

4使用

一.金剛石鑽頭鑽前準備
1、 檢查上一隻金剛石鑽頭是否存在有鑽頭體損壞,掉齒等,確定井底清潔,無落物。
2、 小心搬運金剛石鑽頭,將金剛石鑽頭放置在橡膠墊或木板上。禁止把金剛石鑽頭直接放置在鐵板上。
3、 檢查金剛石鑽頭切削齒是否有損傷,金剛石鑽頭內是否有異物,噴嘴孔內是否有O型密封圈,根據需要安裝噴嘴。
二.金剛石鑽頭上扣
1、 清理金剛石鑽頭公扣或母扣並塗抹絲扣油。
2、 將卸扣器卡在金剛石鑽頭上,放下鑽柱使之與公扣或母扣接觸上扣。
3、 把金剛石鑽頭和卸扣器一起 放入轉盤補心,然後按照推薦上扣扭矩值旋緊絲扣。
三.下鑽
1、 下放金剛石鑽頭要慢,通過轉盤,防噴器,套管懸挂器尤其要緩慢,以保護好切削齒。2、 注意上次起鑽時出現的遇阻井段,下鑽過程中遇到縮徑和狗腿時應使鑽頭緩慢通過。
3、 距井底約1根單根時開始以50~60rpm的鑽速旋轉並開泵一額定排量沖洗井底。
4、 注意觀察指重表和扭矩使金剛石鑽頭平穩接觸井底。
四.金剛石鑽頭划眼
1、 不推薦使用金剛石鑽頭進行井段划眼。
2、 如必須進行划眼時,應以額定排量,緩慢低扭矩划眼。
五.金剛石鑽頭造型
1、 保持額定排量,下放金剛石鑽頭至井底。
2、 採用緩慢鑽進至少1m,以建立井底模型。
3、 以每次10kN的增加量將鑽壓增至正常鑽進最佳值,嚴禁加壓過猛,造成金剛石鑽頭的先期破壞。
4、 保持鑽壓恆定調整鑽速以便獲得最佳的鑽進參數組合。
六.金剛石鑽頭正常鑽進
1、 在遇到研磨性強或硬砂泥岩時,降低鑽速以延長金剛石鑽頭壽命。
2、 遇到地層變化或夾層時調整鑽速和金剛石鑽頭以保持最佳的鑽井效能。
3、 每次接單根注意以下幾點:3.1 恢復泵沖數並檢查立管壓力。3.2 在
金剛石鑽頭接觸井底前開泵,以50~60rpm的鑽速緩慢下放金剛石鑽頭至井底。3.3 緩慢恢復加壓至原金剛石鑽頭,然後增加鑽速至原鑽速。
現場使用證明,
金剛石鑽頭在軟-中硬地層中鑽進時,有速度快、進尺多、壽命長、工作平穩、井下事故少、井身質量好等優點。金剛石鑽頭不但使用時間長,還可以重複利用,返廠修復的金剛石鑽頭使用起來和出廠的 金剛石鑽頭使用效果差不多,能大量的節約鑽井成本。
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