PDC钻头破岩效率及稳定性室内试验研究

摘要

为评价新研制的PDC钻头在目标岩性地层中的破岩效率与稳定性,以指导钻头优化改进和高效使用,对新研制深层高研磨地层PDC钻头A、页岩气水平段地层专打PDC钻头B在硬砂岩、灰岩、软砂岩及页岩等4种目标地层岩心中开展了全尺寸室内破岩试验.研究结果表明:钻头破岩机械钻速由钻头机械比能与破岩效率共同决定,提高钻压机械钻速升高并不一定意味着破岩效率升高,这取决于使用钻压与最大破岩效率"门限钻压"相对位置,而"门限钻压"受所钻地层岩性及使用钻头影响;钻头破岩稳定性主要取决于钻头振动强度,钻压、转速及地层岩性能够通过切削深度影响钻头振动强度;相同钻压和转速下,钻头A在硬砂岩中破岩效果与破岩稳定性优于灰岩,钻头B在软砂岩中破岩效果与破岩稳定性优于页岩.根据钻头三轴振动强度随切削深度的变化规律,从防止钻头先期损坏、保障2只钻头在4种岩性中机械钻速、工作时间及进尺长度的角度提出了建议.所得结论可为2只钻头结构优化及钻井参数优选提供指导.