工業(yè)鉆頭介紹

    展現(xiàn)了PDC鉆頭在石油、天然氣鉆井市場的光明前景。但因鉆頭成本過高及售價(jià)昂貴，其應(yīng)用主要在新疆地區(qū)油田及海洋油田鉆井中推廣。1988年鄭州三磨所自主研制的價(jià)格十分低廉的PDC投放市場后，加速了我國PDC鉆頭國產(chǎn)化的步伐，先后出現(xiàn)了江漢鉆頭廠鉆井研究所、大港石油總機(jī)廠、勝利油田鉆井院、大慶石油管理局鉆頭廠等一批PDC鉆頭制造廠，完全國產(chǎn)化的PDC鉆頭在大慶油田、中原油田、大港油田、勝利油田、遼河油田、吉林油田等地區(qū)得到了推廣和普及。大慶油田由于20世紀(jì)90年代初國產(chǎn)PDC的性能還不令人滿意以及部分鉆頭廠家鉆頭設(shè)計(jì)與制造水平相對較低，鉆井效果尚不太理想，直到鄭州新亞復(fù)合超硬材料有限公司投產(chǎn)后，在PDC制造技術(shù)上堅(jiān)持不懈地進(jìn)行研究和創(chuàng)新，產(chǎn)品的規(guī)格與國外產(chǎn)品一致，產(chǎn)品的質(zhì)量及可靠性提高，才基本上滿足國內(nèi)外鉆頭客戶用于鉆進(jìn)軟一中硬地層鉆頭的技術(shù)要求，目前該公司主要致力于開發(fā)適合于硬地層、夾層、深井等難攻地層鉆頭用的PDC。另外，在鉆頭制造方面，除川石一克里斯坦森金剛石鉆頭公司、新疆帝陛艾斯鉆頭工具公司外。鉆頭是否適應(yīng)巖石性質(zhì)及其質(zhì)量的好壞。工業(yè)鉆頭介紹

    又涌現(xiàn)了一批具有高質(zhì)量水平的鉆頭制造公司：如成都百施特金剛石鉆頭公司、武漢億斯達(dá)工具公司、成都迪普金剛石鉆頭公司及四川川石金剛石鉆頭公司等?？梢韵嘈?，不久的將來，國產(chǎn)PDC鉆頭的使用效果及應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)隨著PDC品質(zhì)的改善以及鉆頭設(shè)計(jì)、制造水平的提高而迅速進(jìn)步。當(dāng)今，在世界鉆井市場上，在鉆頭制造技術(shù)與生產(chǎn)數(shù)量上占主導(dǎo)地位的**公司有休斯（BakerHughes）公司、DBS（HaIliburton的SecarityDBS）公司、史密斯（SmithInternational）公司以及瑞特（HycalogTool—Reed）公司四家[6]。鉆頭鉆速影響因素編輯語音1）地層沉積年代遠(yuǎn)，地層硬度高、不均質(zhì)，部分層段研磨性高。燧石結(jié)核厚度在500m以上的自流井組，泥頁巖，砂巖互層，砂泥巖致密，硬度高，須家河段為泥巖夾石英砂巖，硅質(zhì)膠結(jié)，巖石硬度達(dá)7級；二疊系陽新統(tǒng)地層巖石可鉆性級值為～，巖石軟硬變化大，因高圍壓作用，二疊系灰?guī)r硬度高出三疊系3倍以上，且央帶燧石結(jié)核，煤及黃鐵礦[7]。2）井眼不穩(wěn)定。井眼川東高陡構(gòu)造井的上部沙溪廟組一珍珠沖組地層（井深0～2500m），巖性主要是砂，泥、頁巖互層。由于巖石水敏性強(qiáng)以及高陡構(gòu)造的地應(yīng)力聯(lián)合作用，使井眼很容易失穩(wěn)，井壁嚴(yán)重坍塌。工業(yè)鉆頭介紹在鉆井過程中鉆頭是破碎巖石的主要工具。

    為了平衡垮塌而提高鉆井液密度，導(dǎo)致機(jī)械鉆速大幅降低，如天東26井在沙溪廟組、自流井組地層鉆井中鉆井液密度提至～3，由高液柱壓力產(chǎn)生的“壓持效應(yīng)”使機(jī)械鉆速降至；二疊系的龍?zhí)督M、梁山組也極易垮塌。3）地層傾角大，地層傾角8～55°，**高達(dá)85°，容易發(fā)生地層自然造斜。為了控制井斜往往采取輕壓吊打的措施，從而**降低了鉆井速度。4）地層壓力系統(tǒng)復(fù)雜，從負(fù)壓到異常高壓相互交錯(cuò)，具有縱向上壓力系統(tǒng)的多樣性和橫向上壓力系統(tǒng)相對**性。井噴碳酸鹽巖氣藏有裂縫性、孔隙性和裂縫一孔隙性3類產(chǎn)層?？紫缎詺獠貕毫σ?guī)律性較清楚，基本表現(xiàn)為常壓，能實(shí)現(xiàn)平衡鉆井，如川東石炭系、長興生物礁等。而裂縫性氣層壓力依賴于地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱及巖石本身的強(qiáng)度·規(guī)律性差，很難預(yù)測。鉆井時(shí)按有裂縫存在而采用高密度鉆井液鉆進(jìn)。導(dǎo)致過平衡影響機(jī)械鉆速，但采用低密度鉆井液快速強(qiáng)鉆，突遇裂縫井噴的風(fēng)險(xiǎn)很大。陽新組、長興組兩個(gè)高壓產(chǎn)層，由于壓力梯度高，巖石硬度大，并且地層深度深，鉆井液密度通常為3；（云安6井**高壓力梯度達(dá)，鉆井液密度3），致使鉆速長期徘徊在。5）大尺寸井眼長。巖屑川東地區(qū)大于～3/4，由于井斜因素導(dǎo)致鉆壓加不上。

    如石灰?guī)r、白云巖）、輕微研磨性地層的取芯或***鉆進(jìn)鉆頭。自90年代國產(chǎn)PDC大規(guī)模生產(chǎn)之后，聚晶人造金剛石逐漸退出了鉆井市場，被PDC***取代。石油、天然氣鉆井用PDC鉆頭的研發(fā)與應(yīng)用經(jīng)歷了一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)間，早期PDC的抗沖擊性不高、存在分層現(xiàn)象，加上鉆頭設(shè)計(jì)制造方面存在問題及石油、天然氣鉆井具有風(fēng)險(xiǎn)性，占據(jù)鉆井市場較大份額的牙輪鉆頭制造廠商表現(xiàn)不是那么積極，因此PDC鉆頭的研發(fā)和應(yīng)用遇到了較大的困難與阻力。美國在1973～1975年間采用GE公司生產(chǎn)的×、金剛石層為（Compax）焊接到硬質(zhì)合金齒柱上再安裝到鋼體鉆頭上進(jìn)行試驗(yàn)，大量的原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：PDC可取代用于鉆進(jìn)**硬和磨蝕性很高的巖石的表鑲鉆頭上的天然金剛石。但考慮到PDC的結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)以及石油、天然氣地層大都為軟一中硬地層，于是鉆頭制造廠商把PDC應(yīng)用重點(diǎn)放到了具有重大市場前景的石油鉆井市場。美國Tulsa大學(xué)鉆井研究中心參與了**初的平面PDC鉆頭設(shè)計(jì)，并對PDc本身進(jìn)行了關(guān)鍵性試驗(yàn)。在此期間GE公司在南得克薩斯州、科羅拉多州、猶他州、上密歇根州進(jìn)行了4只PDC鉆頭的試驗(yàn)，暴露了PDC柱齒、鉆頭設(shè)計(jì)與制造方面的一些問題。取芯鉆頭初期試驗(yàn)存在的問題解決后。鉆探速度、鉆井成本方面產(chǎn)生著巨大的影響。

    各鉆頭制造廠從鉆頭設(shè)計(jì)角度出發(fā)對布齒結(jié)構(gòu)、刀翼結(jié)構(gòu)、鉆頭剖面形狀等采用了一系列防偏擺設(shè)計(jì)技術(shù)，將旋轉(zhuǎn)偏擺程度降低到**小。此外，EastmanChristensen公司將Amoco的防偏擺產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了商品化，采用了穩(wěn)定鉆頭工作裝置，使PDC在鉆進(jìn)時(shí)降低導(dǎo)致其破壞的劇烈偏擺載荷，正式推出了防旋轉(zhuǎn)偏擺鉆頭，這種鉆頭在多層（非均質(zhì)夾層）巖層鉆進(jìn)中更為有利。此外，鉆頭冠部形狀也由平面狀變?yōu)?～8刀翼甚至更多刀翼（螺旋形）的西瓜皮狀。原油PDC鉆頭不斷提高與創(chuàng)新的另一原因是開發(fā)與應(yīng)用了更為現(xiàn)代、更為復(fù)雜的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)模型系統(tǒng)（CAD/CAM），并與實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證相結(jié)合，增加了鉆頭成功應(yīng)用的把握。在我國，PDC鉆頭的開發(fā)因?yàn)槭艿絇DC國產(chǎn)化的影響，相對美國要晚15年左右，在20世紀(jì)80年代中期，江漢鉆頭廠、大港總機(jī)廠鉆井研究所及北京石油大學(xué)等單位開始著手研發(fā)PDC鉆頭，1985年川石一克里斯坦森金剛石鉆頭公司與1990年新疆一帝陛艾斯鉆頭工具公司成立后分別引進(jìn)了國外成熟的PDC鉆頭技術(shù)及后續(xù)新技術(shù)，并采用GE、DeBeers、USS公司生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定可靠的PDC，它們制造的鉆頭在鉆井中均有***的表現(xiàn)，為我國PDC鉆頭的開發(fā)與應(yīng)用迅速鋪平了道路。具備配置于鉆頭前端的多個(gè)切刃部、及設(shè)于該切刃部基端一側(cè)且于基端部上形成有柄部的軸狀鉆頭主體。工業(yè)鉆頭介紹

井眼是由鉆頭破碎巖石而形成的。工業(yè)鉆頭介紹

    1973年Tulsa大學(xué)鉆井研究中心與GE公司所進(jìn)行的**初的平面PDC鉆頭設(shè)計(jì)以及在美國幾大油田進(jìn)行的幾次現(xiàn)場鉆井試驗(yàn)具有開創(chuàng)性、里程碑性的重大意義。自此以后，鉆頭制造商也不斷在鉆頭設(shè)計(jì)、制造與使用諸多方面作了不懈的努力和持續(xù)的改進(jìn)，才得以使PDC鉆頭在石油、天然氣鉆井中***推廣，并給PDC及其鉆頭制造業(yè)、石油與天然氣開采業(yè)帶來豐厚的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。1985年我國四川石油管理局與美國克里斯坦森（EastmanChristensen）公司合資建立了川石一克里斯坦森金剛石鉆頭公司。1994年新疆石油管理局與Halliburtos的secarityDBS公司合資建立在一般情況下還包括儲(chǔ)油補(bǔ)償系統(tǒng)這一部分。螺紋一般會(huì)在牙輪鉆頭的上部，鉆柱與螺紋進(jìn)行相互連接，鉆頭下部會(huì)存在牙輪，其上帶有三個(gè)巴掌，牙輪軸上裝上牙輪，牙輪軸與各個(gè)牙輪之間裝有軸承，牙輪會(huì)通過其自身所帶的切削齒進(jìn)行破碎巖石工作。鉆井液的通道就是鉆頭的水眼。在進(jìn)行石油鉆井工作的過程中，通過鉆進(jìn)過程中的橫向剪切作用、縱向振動(dòng)作用，牙輪鉆頭會(huì)實(shí)現(xiàn)破碎巖石的目的，從而能夠提升鉆井速度。在選擇牙輪鉆頭當(dāng)做石油鉆井工具時(shí)，需要按照鉆井設(shè)備的實(shí)際情況、地層的實(shí)際條件以及相鄰油井的地質(zhì)資料、地層資料來進(jìn)行牙輪鉆頭的選型。工業(yè)鉆頭介紹

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