吉林探區深井PDC鉆頭研究與應用

孫國富

（大慶鉆探工程公司鉆井四公司，黑龍江 大慶 163000）

1 概述

1.1 項目研究的目的意義

2006年以來，在吉林探區深井PDC鉆頭的開發、應用方面取得了一定成果。特別是在長深、龍深地區推廣使用了進口的瑞德PDC鉆頭，在各項指標上都比較突出。但是進口PDC鉆頭價格偏貴，性價比不是很高。因此，在使用好現有鉆頭的基礎上，對國產PDC鉆頭進行科技攻關，開發出能達到深井施工的要求PDC鉆頭，從而加快深井的施工速度，降低鉆頭成本成為本項目研究的目標。

1.2 項目計劃研究內容與驗收技術經濟指標

1.2.1 主要研究內容

（1）根據各區塊地層可鉆性對PDC鉆頭進行優選。

（2）形成一套吉林探區深井各區塊鉆頭選型的標準方案。

（3）開發、試驗國產PDC鉆頭，以達到降低鉆頭成本提高機械鉆速的目的。

1.2.2 計劃驗收技術經濟指標

（1）研發優選PDC鉆頭，使深井PDC鉆頭機械鉆速提高10%。（2）鉆井速度整體提高15%以上。

1.3 項目完成達到的技術經濟指標

1.3.1 完成技術經濟指標

（1）通過本項目的實行，深井PDC鉆頭機械鉆速提高了33.7%。

（2）深井鉆井速度整體提高15.4%。

（3）共結余鉆頭成本171萬元。2011年已完成的4口井共提前工期77.56天，結余鉆機作業費約620萬元，合計共創效791萬元。

表12010年完成井基本數據

表22011年完成井基本數據

1.4 形成的技術成果、關鍵技術及創新點

1.4.1 形成的技術成果

（1）提高了Ф311.2mm 12KM226鉆頭的使用效率，在龍深地區該鉆頭的進尺和機械鉆速都取得突破，在龍深地區中上部地層分別創造了進尺和機械鉆速的新紀錄。

（2）龍深302井和龍深105井Ф311.2mm井眼實現用PDC鉆頭完鉆，極大提高了這兩口井的施工速度。

（3）國產PDC鉆頭Ф311.2mm MD3731Z

C在龍深地區試驗成功，可以取代或部分取代進口瑞德PDC鉆頭。

（4）Ф215.9mmPDC鉆頭在龍深302井和星32井取得突破。在龍深302井用一只瑞德的DSX811M-A11實現進尺447米，機械鉆速達到3.29米/小時。在星32井用一只億斯達的EM1614實現進尺429.49米，機械鉆速達到4.27米/小時。

1.4.2 關鍵技術：對各地區深井地層的可鉆性進行正確認識，從而開發、優選出與地層相適應的鉆頭，達到提高機械鉆速，降低鉆頭成本的目的，這是本項目的關鍵技術。

1.4.3 創新點：國產PDC鉆頭Ф311.2mm MD3731ZC,初步取代或部分取代進口瑞德PDC鉆頭，有效降低了鉆頭成本，是本項目的創新點。

2 技術研究

2.1 深井各地區地層特征與PDC鉆頭選型

2.1.1 一開井段：各地區一開井段的地層一般為抗壓強度極低的粘軟性地層，因此選用大復合片攻擊性強的PDC鉆頭Φ444.5mm174KM226。

2.1.2 二開井段：各地區二開井段中上部地層一般為硬度為1-5級的軟-中硬地層，可鉆性好，研磨性不強，可選用大復合片的PDC鉆頭Φ311.2mm12KM226。二開井段下部地層一般為硬度為5-8級的中硬-硬地層，可鉆性差，研磨性強，局部地層含礫，對PDC鉆頭損害大，可選用國產的PDC鉆頭Ф311.2mm MD3731ZC和瑞德PDC鉆頭。

2.1.3 三開井段：各地區三開井段下部地層一般為硬度為8-10級的硬地層，可鉆性非常差，研磨性極強，對PDC鉆頭要求比較高。但個別地區的沉積巖井段可鉆性較好，可根據三開井段的地層情況選用國產的PDC鉆頭MD6521ZC、EM1614等鉆頭和瑞德PDC鉆頭。

表3

表4

2.2 深井各區塊PDC鉆頭選型的標準方案

2.2.1 深井各區塊原PDC鉆頭選型方案(表3)

2.2.2 深井各區塊現PDC鉆頭選型方案(表4)

通過兩個方案的對比，可以看出本項目對簡化鉆頭程序、降低鉆頭成本具有重要意義。根據現有方案，龍深地區每口井可節余鉆頭成本65萬元，伊通地區每口井可節余鉆頭成本20萬元，長深地區每口井可節余鉆頭成本35-65萬元。

結論

本課題在2011年的開展和實施，取得了良好的成果，獲得了巨大的經濟效益，有效提高了深井的施工速度，為鉆井公司的生產和經營做出很大貢獻。對本項目取得的成果在吉林探區深井進行推廣應用，可以取得良好的經濟效益和社會效益，市場前景廣闊。

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