PDC鉆頭在鉆井施工中的應(yīng)用研究

于和軍

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司HSE監(jiān)督站，黑龍江大慶 163413）

PDC鉆頭在鉆井施工中的應(yīng)用研究

于和軍

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司HSE監(jiān)督站，黑龍江大慶 163413）

從石油鉆井施工中采用PDC鉆頭的必要性入手，分析了鉆井施工中PDC鉆頭的優(yōu)選技術(shù)要點(diǎn)，提出了鉆井施工中PDC鉆頭的應(yīng)用要點(diǎn)，以便于更好地促進(jìn)鉆井施工成效的提升。

PDC鉆頭；鉆井施工；應(yīng)用

Abstract：Based on the necessity of using PDC bit in the construction of oil drilling，the key points of PDC bit in drilling construction are analyzed，and the application points of PDC bit in drilling construction are put forward in order to better promote the improvement of drilling construction.

Key words：PDC bit；drilling construction；application

在當(dāng)前鉆井工藝快速完善的今天，鉆井技術(shù)水平得到了快速的發(fā)展。在鉆頭市場(chǎng)中，正隨著PDC鉆頭技術(shù)水平的提升而得到了廣泛的應(yīng)用。但是只有合理的應(yīng)用PDC鉆頭，才能更好地將鉆速提升的同時(shí)實(shí)現(xiàn)降本增效的目的。

1 石油鉆井施工中采用PDC鉆頭的必要性

一是PDC鉆頭具有較高的機(jī)械轉(zhuǎn)速和較強(qiáng)的耐磨性能，具有較長(zhǎng)的壽命，能有效地將鉆井時(shí)效提升。在整個(gè)鉆井施工中的鉆壓較小，能有效地避免井斜的情況出現(xiàn)，尤其是能將鉆機(jī)事故出現(xiàn)的幾率降到最低，同時(shí)還能促進(jìn)鉆井使用壽命的提升。

二是PDC鉆頭采用的是人造金剛石材料制作而成，不僅具有較高的抗研磨性，而且具有較高的抗沖擊性能。同時(shí)其自身的熱穩(wěn)定性較強(qiáng)，極限時(shí)高達(dá)1 150℃，其破巖機(jī)理主要在于其具有較高的剪切作用。

三是合理的應(yīng)用PDC鉆頭，能更好地促進(jìn)鉆井成本的降低。某油田企業(yè)在鉆井施工中，采用的鉆頭為某品牌的PDC鉆頭，其噴嘴的直徑為10×10×10×10×10×11的五刀翼PDC鉆頭，在A井中，因?yàn)槭┕と藛T的經(jīng)驗(yàn)不足，使得機(jī)械鉆速只有22.5m/h，而在B井中，采用是這一鉆頭進(jìn)行復(fù)合鉆井，其機(jī)械鉆速提升到42.57m/h，而在C井內(nèi)采用的是這一鉆頭進(jìn)行常規(guī)鉆進(jìn)，機(jī)械鉆速是34.56m/h，在D井中采用這一鉆頭進(jìn)行復(fù)合鉆進(jìn)，其機(jī)械鉆速是32.33m/h。所以，只有在PDC鉆頭應(yīng)用過(guò)程中對(duì)鉆井參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確保所選鉆井液良好，最終有效地促進(jìn)PDC鉆頭應(yīng)用成效的提升，同時(shí)還能降低其成本。

2 PDC鉆頭的優(yōu)選技術(shù)要點(diǎn)

為了更好地在鉆井施工中加強(qiáng)PDC鉆頭的應(yīng)用，在意識(shí)到強(qiáng)化PDC鉆頭應(yīng)用的同時(shí)，還應(yīng)注PDC鉆頭的優(yōu)選。在選擇過(guò)程中，應(yīng)緊密結(jié)合所鉆巖層的特點(diǎn)和鉆進(jìn)能力與水馬力和耐磨性能以及導(dǎo)向能力等因素。由于其主要在軟中硬地層鉆進(jìn)施工中的應(yīng)用，而在鉆進(jìn)時(shí)形成的巖屑較多，而水力能量又是清洗和冷卻鉆頭不可或缺的因素，所以水力能量是否具有較高的利用率，將直接對(duì)鉆頭的機(jī)械鉆速帶來(lái)影響。當(dāng)鉆頭和地層作用時(shí)，其主要分成切削結(jié)構(gòu)和主動(dòng)保徑與被動(dòng)保徑三種結(jié)構(gòu)，所以其鉆進(jìn)能力將對(duì)鉆井成本帶來(lái)的影響最大。而鉆進(jìn)能力主要取決于切削件的特點(diǎn)、排布、數(shù)量、尺寸以及后耙角等參數(shù)。所以主要是將切削件的后耙角減小之后促進(jìn)鉆速的提升，而此時(shí)切削件自身的抗沖擊性能也會(huì)因此下降。所以，鉆頭的選擇主要受到抗壓強(qiáng)度和研磨性能以及孔隙壓力帶來(lái)的影響。

3 PDC鉆頭在鉆井施工中的應(yīng)用要點(diǎn)與注意事項(xiàng)

3.1 應(yīng)用要點(diǎn)

一是在小眼井鉆井施工中應(yīng)用PDC鉆頭時(shí)，主要是與液壓力加壓器和井下馬達(dá)的高度配合，不僅鉆速高，而且在鉆壓上沒(méi)有限制，鉆頭安全可靠的使用，且在鉆井時(shí)對(duì)地層帶來(lái)的振動(dòng)較小，且速度較快。所以小眼井鉆井施工應(yīng)用PDC鉆頭需要與相關(guān)工具配合使用。

二是在容易縮徑的地層中應(yīng)用PDC鉆頭時(shí)，主要是采用雙心PDC鉆頭或者偏心PDC鉆頭，這樣就能增強(qiáng)其的穿越能力，促進(jìn)鉆頭使用壽命的提升，從而更好地促進(jìn)鉆進(jìn)開(kāi)發(fā)成效的提升。

三是在水平定向井鉆進(jìn)施工中應(yīng)用PDC鉆頭時(shí)，主要是采用低鉆壓進(jìn)行鉆進(jìn)，將動(dòng)力鉆和PDC鉆頭進(jìn)行有效的配合，切實(shí)注重其鉆頭的組合，才能促進(jìn)鉆井成效的提升。

四是在容易傾斜的直井鉆井中應(yīng)用PDC鉆頭時(shí)，其在超低鉆壓下提高鉆速，才能更好地促進(jìn)其鉆井成效的提升。常見(jiàn)的鉆具組合有：偏軸鐘擺防斜鉆具組合、偏軸防斜鉆具組合。同時(shí)還要加強(qiáng)井斜情況的監(jiān)測(cè)，才能更好地實(shí)現(xiàn)防斜快打的目標(biāo)。

3.2 注意要點(diǎn)

一是在應(yīng)用PDC鉆頭鉆進(jìn)之前，在進(jìn)入鉆進(jìn)區(qū)域之后，應(yīng)時(shí)刻注意鉆時(shí)的變化，尤其是鉆時(shí)發(fā)生變化時(shí)，不管是變慢還是嚴(yán)重連續(xù)蹩跳的情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)的起鉆，才能確保PDC鉆頭從巖層的穿過(guò)。

二是在鉆頭快要靠近井底時(shí)，需要把泵排量開(kāi)到最大，再將轉(zhuǎn)盤(pán)啟動(dòng)，且轉(zhuǎn)速是在30～60r/min之間，并緩慢下鉆，當(dāng)鉆頭接觸到井底之后方能停鉆。

三是在形成新的井底之后，在增壓時(shí)應(yīng)做到平緩而又均勻，當(dāng)鉆壓增加正常鉆壓之后，停止加壓。在一些松軟的地層中，鉆壓和起鉆鉆壓大致一樣。而在較硬地層中，由于鉆頭在磨合形成新井底時(shí)需要的時(shí)間較長(zhǎng)，所以其最終鉆壓較高。

四是在鉆進(jìn)過(guò)程中，若存在鉆遇巖性變化的地層，就需要及時(shí)地連續(xù)地加強(qiáng)對(duì)其的監(jiān)測(cè)，并及時(shí)地對(duì)鉆壓與轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，才能確保鉆頭壽命得到最優(yōu)化，鉆進(jìn)速度得到更好地控制。此外，還應(yīng)嚴(yán)格按照鉆井預(yù)案進(jìn)行及時(shí)的優(yōu)化和完善，盡可能地確保整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程順利的完成和鉆進(jìn)任務(wù)的高效實(shí)施。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在鉆井施工中，加強(qiáng)PDC鉆頭的應(yīng)用，具有十分重要的作用。所以在施工中必須注重PDC鉆頭的選擇，并切實(shí)掌握其技術(shù)要點(diǎn)，盡可能地提高鉆井施工成效，才能更好地完成鉆井施工任務(wù)，提高工程效率，降低成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最優(yōu)化。

[1] 劉剛.弧角型PDC鉆頭在煤礦定向排水孔施工中的應(yīng)用[J].金剛石與磨料磨具工程，2015，（4）：11-14+21.

Application of PDC Drill in Drilling Construction

Yu He-jun

TD421.25

A

1003–6490（2017）09–0243–01

2017–07–08

于和軍（1973—），男，黑龍江大慶人，助理工程師，主要從事HSE監(jiān)督工作。