适合南堡油田火成岩的PDC钻头设计与应用

摘要

本文针对南堡油田馆陶组火成岩强度大、硬度高、可钻性差、机械钻速慢、钻井效率低等技术难题，开展了新型PDC钻头个性化设计和现场试验研究。首先，对南堡油田馆陶组火成岩地层的岩石可钻性、声波时差和密度等物理力学参数进行了试验测定；并通过大量的岩心试验，研究了岩石可钻性级值及抗压强度与测井资料的相关关系，建立了利用测井声波时差资料预测地层可钻性的数学模型，并利用该数学模型对南堡油田馆陶组地层的可钻性进行了分析；然后，通过PDC钻头台架试验，对适合南堡油田馆陶组玄武岩地层的PDC钻头布齿设计参数进行优选研究，根据优选结果研制了12-1/4"P26532型PDC钻头，在南堡油田馆陶组中上段的砂泥岩和玄武岩地层中，取得了较好的使用效果，与牙轮钻头相比，机械钻速提高了60％，钻头进尺提高了1倍以上；研制了12-1/4"P365322型PDC钻头，在南堡油田馆陶组中下段的玄武岩和砂砾岩地层中取得了较好的使用效果，机械钻速高达6.45m/h，单只钻头进尺高达358米，达到了历史最好水平。目前已大量推广应用，获得了较好的经济效益和社会效益。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1研究的目的及意义

1.2国内外研究现状及发展趋势

1.2.1剖面设计

1.2.2布齿设计

1.2.3切削齿后倾角设计

1.2.4辅助切削齿设计

1.3研究内容、技术路线及预期目标

1.3.1研究内容及技术路线

1.3.2预期目标

第二章 南堡油田火成岩可钻性分析与破岩方式优选

2.1南堡油田火成岩地层可钻性试验研究

2.1.1岩石可钻性试验

2.1.2地层可钻性预测模型

2.2南堡油田火成岩地层可钻性分布规律研究

2.2.1南堡1号构造馆陶组火成岩可钻性分布

2.2.2南堡2号构造馆陶组火成岩可钻性分布

2.2.3南堡5号构造馆陶组火成岩可钻性分布

2.3南堡油田火成岩地层破岩方式优选

第三章适合玄武岩的PDC钻头布齿设计参数实验优选

3.1实验钻头设计

3.1.1剖面形状设计

3.1.2切削齿尺寸及工作角设计

3.1.3布齿密度设计

3.2实验岩样制备

3.3实验装置

3.4 PDC钻头布齿参数优选实验方案

3.5试验结果及分析

3.5.1 PDC切削齿尺寸对破岩效率的影响规律

3.5.2 PDC切削齿后倾角对破岩效率的影响规律

3.5.3布齿密度对破岩效率的影响规律

3.5.4剖面形状对破岩效率的影响规律

第四章P2653Z型钻头设计与试验

4.1 1 2-1/4″P2653Z钻头设计

4.1.1 PDC切削齿选取

4.1.2剖面形状设计

4.1.3刀翼结构设计

4.1.4布齿设计

4.1.5力平衡抗涡设计

4.1.6水力设计

4.1.7其它设计

4.2 1 2-1/4″P2653Z钻头现场试验

4.2.1 NP1-P1井试验

4.2.2 NP103X1井试验

4.2.3 NP1-4井试验

4.2.4 NP5-11井试验

4.2.5 NP5-10井试验

4.2.6 NP503井试验

4.2.7 P2653Z型钻头现场试验情况总结分析

第五章P3653ZZ型钻头设计与试验

5.1 1 2-1/4″P3653ZZ钻头设计

5.2 1 2-1/4″P3653ZZ钻头现场试验

5.2.1 NP1-22井试验

5.2.2 NPl01X5井试验

5.2.2 NP1-P3井试验

结论

参考文献

致谢