基于室內(nèi)破巖機(jī)理試驗(yàn)研究的pdc鉆頭選擇與使用方法探討-資料下載頁
2025-06-26 16:34本頁面
【正文】 ,提高其破巖效率,對(duì)于PDC這種無活動(dòng)部件鉆頭的合理使用來說,體現(xiàn)的尤為重要.室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究及相關(guān)理論研究已經(jīng)證明,鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)中鉆壓對(duì)巖石的破碎極為敏感,其指數(shù)值a是一個(gè)大于1的數(shù),隨著鉆壓的增加,故在鉆進(jìn)過程中,鉆壓太高可能會(huì)出現(xiàn)兩種不利于其切削巖石,破碎地層的現(xiàn)象:(1)在軟地層鉆進(jìn)過程中,鉆壓過大鉆頭齒的吃入深度大大增加或整體壓入地層,由于其無活動(dòng)部件,不具備牙輪鉆頭在井底產(chǎn)生純滾動(dòng)的功能,致使其不但不能破碎巖石,反而會(huì)因扭矩增大憋死鉆頭,造成斷鉆具事故。(2)在鉆進(jìn)硬地層或極硬地層的過程中,鉆壓過大,因鉆頭齒不能吃入地層,在極限縱向載荷與橫向扭轉(zhuǎn)力的共同作用下,鉆頭將產(chǎn)生嚴(yán)重的縱向憋跳,此現(xiàn)象的發(fā)生非但不能幫助鉆頭破碎巖石,反而會(huì)造成鉆頭齒的先期損壞,而無法使用.室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究及相關(guān)理論研究同樣已經(jīng)證明,在鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)中轉(zhuǎn)速值的高低,相對(duì)于鉆壓來講對(duì)巖石的破碎敏感程度稍弱一些,其指數(shù)值b是一個(gè)小于1,隨著轉(zhuǎn)速的提高,鉆頭齒切削巖石的頻率隨之增加,單位時(shí)間內(nèi)破碎巖石的體積亦隨之增大.因而,在PDC鉆頭選擇與使用過程中,合理選定鉆壓與轉(zhuǎn)速,使之相互之間達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),亦能發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)在低鉆壓,高轉(zhuǎn)速技術(shù)條件下獲得較高機(jī)械鉆速和進(jìn)尺的工作目標(biāo). 合理選擇與使用的基本方法總括上述并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)在使用過程中獲取的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn),筆者提出了如下合理選擇與使用PDC鉆頭的基本方法,供業(yè)內(nèi)同行參考.(1)基于地層巖性和地層可鉆性級(jí)別選擇鉆頭,按照牙輪鉆頭巖石可鉆性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),總體上與PDC鉆頭相適用的地層,即在地層可鉆性級(jí)別Ⅶ,按巖性剖面類型區(qū)別對(duì)待:1)對(duì)于泥巖剖面,其上限界定級(jí)值為5級(jí)。2)對(duì)于砂巖剖面,其上限界定級(jí)值為6級(jí)。3)對(duì)于碳酸鹽巖剖面,上限界定級(jí)值為7級(jí)。4)對(duì)于砂泥巖交互且厚度均不大地層剖面,其上限界定級(jí)值為5級(jí)。(2)基于地層類別選擇使用鉆頭,總體上PDC鉆頭適用于軟至中硬地層,但在選擇使用中應(yīng)注意:1)對(duì)于塑性系數(shù)大的軟地層,應(yīng)選擇大直徑PDC片且齒的出露高度應(yīng)高的鉆頭,以利于提高破碎巖石效率。2)對(duì)于塑性系數(shù)小的中至中硬地層,應(yīng)選擇小直徑PDC片且齒出露低的鉆頭,以防止崩齒損壞,影響使用效果。(3)基于鉆頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)合理選定鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù),推薦使用的技術(shù)參數(shù)范圍為:1)鉆壓:～。2)轉(zhuǎn)速:100～200r/min。(4)基于鉆進(jìn)工程設(shè)計(jì)合理選擇鉆井方式,應(yīng)對(duì)不同井深,不同井型及不同井身結(jié)構(gòu)區(qū)別對(duì)待:1)在深部地層施工中,建議與井下動(dòng)力鉆具配套使用,以發(fā)揮PDC鉆頭適用高轉(zhuǎn)速的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。2)在特殊工藝井施工中,建議采用復(fù)合鉆進(jìn)方式。3)在中深部大尺寸井眼施工中,建議適當(dāng)提高鉆壓,降低轉(zhuǎn)速.5 認(rèn)識(shí)與建議(1)PDC鉆頭具備無活動(dòng)部件,能夠承受高轉(zhuǎn)速,與井下動(dòng)力鉆具配合使用的技術(shù)性能和優(yōu)點(diǎn),在軟至中硬地層中使用能夠取得較高經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo),具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。(2)按照牙輪鉆頭巖石可鉆性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),總體上講,。(3)PDC鉆頭本身結(jié)構(gòu)上存在的不足,與牙輪鉆頭相比其使用范圍存有一定的局限性,因而不分地層巖性,不管是否與地層相適應(yīng),拿來就用,地層巖性與切削齒相融的原則,選擇與使用PDC鉆頭。(4)建議合理選定PDC鉆頭使用的鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù),以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),發(fā)揮其具備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。(5)試驗(yàn)研究證明:地層及其巖性是PDC鉆頭合理選擇與使用的基礎(chǔ)條件,鉆頭結(jié)構(gòu)及其切削齒的材質(zhì)是PDC鉆頭合理選擇與使用,實(shí)現(xiàn)高效破巖的必要條件,而技術(shù)參數(shù)則是PDC鉆頭合理選擇與使用的保證條件.參考文獻(xiàn)[1] 韓來聚等 PDC鉆頭的最新發(fā)展與應(yīng)用[J] 鉆采工藝 1994年1期 102～105[2] 樊冀安 PDC鉆頭巖石可鉆性分級(jí)研究報(bào)告[C] [3] 張建政等 人聚晶金剛石鉆鑿特性的試驗(yàn)研究 [J] 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào) 2003年Vol229(增刊1)2352～2355[4] [C].山東東營(yíng),2004作者簡(jiǎn)介:李祖奎,男,中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)巖石破碎專業(yè)委員會(huì)暨深層巖石力學(xué)委員會(huì)委員,中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)地下工程與地下空間分會(huì)委員,山東巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)常務(wù)理事.基于室內(nèi)破巖機(jī)理試驗(yàn)研究的PDC鉆頭選擇與使用方法探討第六屆全國(guó)石油鉆井院所長(zhǎng)會(huì)議論文集牙輪鉆頭可鉆性級(jí)值P
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