吉林探區(qū)深井PDC鉆頭研究與應(yīng)用

孫國(guó)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(xiàng)目研究的目的意義

2006年以來，在吉林探區(qū)深井PDC鉆頭的開發(fā)、應(yīng)用方面取得了一定成果。特別是在長(zhǎng)深、龍深地區(qū)推廣使用了進(jìn)口的瑞德PDC鉆頭，在各項(xiàng)指標(biāo)上都比較突出。但是進(jìn)口PDC鉆頭價(jià)格偏貴，性價(jià)比不是很高。因此，在使用好現(xiàn)有鉆頭的基礎(chǔ)上，對(duì)國(guó)產(chǎn)PDC鉆頭進(jìn)行科技攻關(guān)，開發(fā)出能達(dá)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(xiàng)目研究的目標(biāo)。

1.2 項(xiàng)目計(jì)劃研究?jī)?nèi)容與驗(yàn)收技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1.2.1 主要研究?jī)?nèi)容

（1）根據(jù)各區(qū)塊地層可鉆性對(duì)PDC鉆頭進(jìn)行優(yōu)選。

（2）形成一套吉林探區(qū)深井各區(qū)塊鉆頭選型的標(biāo)準(zhǔn)方案。

（3）開發(fā)、試驗(yàn)國(guó)產(chǎn)PDC鉆頭，以達(dá)到降低鉆頭成本提高機(jī)械鉆速的目的。

1.2.2 計(jì)劃驗(yàn)收技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

（1）研發(fā)優(yōu)選PDC鉆頭，使深井PDC鉆頭機(jī)械鉆速提高10%。（2）鉆井速度整體提高15%以上。

1.3 項(xiàng)目完成達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1.3.1 完成技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

（1）通過本項(xiàng)目的實(shí)行，深井PDC鉆頭機(jī)械鉆速提高了33.7%。

（2）深井鉆井速度整體提高15.4%。

（3）共結(jié)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(jié)余鉆機(jī)作業(yè)費(fèi)約620萬元，合計(jì)共創(chuàng)效791萬元。

表12010年完成井基本數(shù)據(jù)

表22011年完成井基本數(shù)據(jù)

1.4 形成的技術(shù)成果、關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

1.4.1 形成的技術(shù)成果

（1）提高了Ф311.2mm 12KM226鉆頭的使用效率，在龍深地區(qū)該鉆頭的進(jìn)尺和機(jī)械鉆速都取得突破，在龍深地區(qū)中上部地層分別創(chuàng)造了進(jìn)尺和機(jī)械鉆速的新紀(jì)錄。

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

（3）國(guó)產(chǎn)PDC鉆頭Ф311.2mm MD3731Z

C在龍深地區(qū)試驗(yàn)成功，可以取代或部分取代進(jìn)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(shí)現(xiàn)進(jìn)尺447米，機(jī)械鉆速達(dá)到3.29米/小時(shí)。在星32井用一只億斯達(dá)的EM1614實(shí)現(xiàn)進(jìn)尺429.49米，機(jī)械鉆速達(dá)到4.27米/小時(shí)。

1.4.2 關(guān)鍵技術(shù)：對(duì)各地區(qū)深井地層的可鉆性進(jìn)行正確認(rèn)識(shí)，從而開發(fā)、優(yōu)選出與地層相適應(yīng)的鉆頭，達(dá)到提高機(jī)械鉆速，降低鉆頭成本的目的，這是本項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)。

1.4.3 創(chuàng)新點(diǎn)：國(guó)產(chǎn)PDC鉆頭Ф311.2mm MD3731ZC,初步取代或部分取代進(jìn)口瑞德PDC鉆頭，有效降低了鉆頭成本，是本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)。

2 技術(shù)研究

2.1 深井各地區(qū)地層特征與PDC鉆頭選型

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

2.1.2 二開井段：各地區(qū)二開井段中上部地層一般為硬度為1-5級(jí)的軟-中硬地層，可鉆性好，研磨性不強(qiáng)，可選用大復(fù)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(jí)的中硬-硬地層，可鉆性差，研磨性強(qiáng)，局部地層含礫，對(duì)PDC鉆頭損害大，可選用國(guó)產(chǎn)的PDC鉆頭Ф311.2mm MD3731ZC和瑞德PDC鉆頭。

2.1.3 三開井段：各地區(qū)三開井段下部地層一般為硬度為8-10級(jí)的硬地層，可鉆性非常差，研磨性極強(qiáng)，對(duì)PDC鉆頭要求比較高。但個(gè)別地區(qū)的沉積巖井段可鉆性較好，可根據(jù)三開井段的地層情況選用國(guó)產(chǎn)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(qū)塊PDC鉆頭選型的標(biāo)準(zhǔn)方案

2.2.1 深井各區(qū)塊原PDC鉆頭選型方案(表3)

2.2.2 深井各區(qū)塊現(xiàn)PDC鉆頭選型方案(表4)

通過兩個(gè)方案的對(duì)比，可以看出本項(xiàng)目對(duì)簡(jiǎn)化鉆頭程序、降低鉆頭成本具有重要意義。根據(jù)現(xiàn)有方案，龍深地區(qū)每口井可節(jié)余鉆頭成本65萬元，伊通地區(qū)每口井可節(jié)余鉆頭成本20萬元，長(zhǎng)深地區(qū)每口井可節(jié)余鉆頭成本35-65萬元。

結(jié)論

本課題在2011年的開展和實(shí)施，取得了良好的成果，獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，有效提高了深井的施工速度，為鉆井公司的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)做出很大貢獻(xiàn)。對(duì)本項(xiàng)目取得的成果在吉林探區(qū)深井進(jìn)行推廣應(yīng)用，可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，市場(chǎng)前景廣闊。

[1]李忠慧等.鉆頭優(yōu)選新方法及其應(yīng)用[J].天然氣工業(yè)，2008年12期.

[2]周少平.預(yù)探井地層巖石可鉆性分級(jí)方法研究[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)理工卷，2008年02期.

[3]李士斌.深井巖石破碎規(guī)律及破碎的分形機(jī)理研究[D].大慶石油大學(xué)，2006.