新型PDC 鉆頭在內蒙烏審旗區塊的應用

張吉亮,張雙偉,張洪波,王桂敏,姚成武,張 峰,王士磊

(山東省煤田地質鉆探工具廠,山東濟寧 272400)

1 試驗井區域地質概況

該井位于內蒙古自治區烏審旗蘇力德蘇木沙爾利格嘎查沙日塔拉小隊。井場屬半沙漠半草地地貌,井區地勢平坦,井場施工方便。地表出露第四系。該井位地面海拔1284m,設計井深3440m。

蘇里格氣田上古生界自下而上發育石炭系本溪組、二疊系太原組、山西組、石盒子組下段、石盒子組上段和石千峰組。總沉積巖厚度在700m左右,其主要含氣層段為山西組和石盒子組下段。地層分層如下表。

地層時代 設計地層界系統 組 段 底界井深(m) 厚度(m)巖性特征新生界 第四系20 20 黃色粘土(松散未固結成巖)中生界白堊系580 560 淺棕色砂巖夾灰綠色泥巖侏羅系中統 安定組 730 150 淺棕色粗砂巖為主,夾薄層灰綠色、紫紅色泥巖直羅組 925 195 灰色、淺灰色砂巖夾灰綠色、灰色、紫紅色泥巖下統 延安組 1335 410 深灰、灰黑色泥巖與灰色細砂巖互層夾煤層,底部為厚層砂巖中統 紙坊組 2315 215 棕紅色、暗紫色、灰綠色泥巖、砂質泥巖與灰綠色、暗紫色細砂巖互層下統和尚溝組 2405 90 以紫紅色泥巖為主夾砂巖,局部夾細礫巖劉家溝組 2775 370 灰紫色、灰綠色、暗紫色細～粗粒砂巖夾紫紅色、棕紅色砂質泥巖、泥巖,底部夾細礫巖古生界 二迭系上統 石千峰組 3040 265 上部以綜紅色泥巖為主,夾厚層砂巖,下部為淺棕色、黃綠色厚層狀砂巖夾暗紫色泥巖、砂質泥巖中統 石盒子組 3310 270上部以紫紅色、黃綠色、灰色泥巖為主夾綠灰色、淺灰色細～中粒砂巖;下部以淺灰色、灰白色、灰綠色含礫砂巖為主,夾棕灰色、深灰色泥質砂巖下統 山西組 3400 90 深灰、灰黑色泥巖夾灰白色中～細粒砂巖及煤線太原組 3440 40 灰色灰巖、泥巖、煤、淺灰色砂巖

2 鉆頭參數

該鉆頭為四刀翼全面鉆進 PDC鉆頭,直徑為φ215.9,主切削齒為φ19復合片,有4個可換水嘴,分別為20#、20#、20#、14#。拋物線輪廓刀翼設計,水力平衡設計。

3 試鉆結果及相關參數

該井一開使用三牙輪鉆頭打至井深510m處,二開開始使用PDC全面鉆進鉆頭進行鉆進。即本實驗鉆頭從井深 510m處進行鉆進,于井深1977.55m處提鉆,鉆遇地層白堊系、侏羅系、三疊系。全程鉆進1467.55m,純鉆時間為44.7h。

試鉆全程平均機械鉆速為33.3m/h,鉆壓為20～100kN,平均鉆壓為54.5kN,轉速為60r/m in,排量為32L/s,泵壓為8M Pa。

提鉆原因:在鉆進過程中出現憋跳現象,無法實現進尺。

原因分析:鉆頭護徑出現磨損現象,進尺過程中得不到足夠保徑效果,導致扶正器磨損而鉆頭無法進尺。

4 鉆頭磨損情況

胎體基本完好,護徑出現輕微磨損現象。

主刀翼(1#):切削齒φ19復合片有2片出現磨損。φ13復合片有2片磨損,1片復合層脫落。

2#刀翼有3片出現磨損。

3#刀翼有1片復合層脫落,磨損2片。

4#刀翼有3片出現崩碎。φ13復合片有1片復合層脫落。

圖

5 結論

新型PDC鉆頭二開510m開始鉆進,使用過程中發現鉆頭轉速50多轉比60多轉時機械轉速快,鉆至1970多米時轉盤蹩鉆嚴重,起出鉆頭發現保徑齒出現磨損,導致鉆進時磨扶正器出現憋鉆現象。

該鉆頭使用過程中,機械性能比較穩定,機械鉆速比較快,鉆進效率比較高、地層適應能力比較強,經濟性能比較突出。