【摘要】：常規(guī)PDC鉆頭切削產(chǎn)生的粉狀或片狀巖屑顆粒不便于地質(zhì)錄井,對此提出了一種新型抽吸式微取心PDC鉆頭。該抽吸式微取心PDC鉆頭取消了常規(guī)PDC鉆頭心部的主切削齒,設(shè)置特殊的水力結(jié)構(gòu),使鉆頭心部在鉆進(jìn)過程中形成一定直徑的豎直巖心并適時折斷,通過負(fù)壓抽吸作用將斷的微巖心從鉆頭體內(nèi)部流道帶離井底。結(jié)合破巖仿真與液固兩相流理論,研究了在巖心、巖屑與鉆井液混合流動的流場中,射流噴嘴直徑的大小對取心通道中抽吸效果的影響規(guī)律。數(shù)值模擬結(jié)果表明,對于擬定條件下鉆頭直徑為215.9 mm的微取心PDC鉆頭,當(dāng)射流噴嘴直徑為8 mm時,從排心孔排出的巖心、巖屑和鉆井液的質(zhì)量較高,其負(fù)壓腔的抽吸效果較好。室內(nèi)及現(xiàn)場試驗表明:采集的巖心以柱狀為主,巖心完整性和采集率高;在磨溪111井位嘉陵江組二段3亞段至長興組上部地層,獲總進(jìn)尺805.65 m,平均機械鉆速為4.57 m/h,最高機械鉆速可達(dá)7.4 m/h;該鉆頭在嘉陵江組二段3亞段至飛仙關(guān)組一段(總進(jìn)尺742 m)的機械鉆速比該區(qū)塊同層位的其他常規(guī)PDC鉆頭高出了50%以上。
[Abstract]:The pulverized or flake cuttings produced by conventional PDC bit cutting are not convenient for geological logging. A new type of sucking and coring PDC bit is proposed in this paper. The suction micro-coring PDC bit cancels the main cutting teeth in the core of the conventional PDC bit, and sets up a special hydraulic structure to make the core of the bit form a vertical core of certain diameter and break at the right time. The broken microcore is removed from the bottom of the well by negative pressure suction. Based on the theory of rock breaking simulation and liquid-solid two-phase flow, the influence of the diameter of jet nozzle on the suction effect in core, cuttings and drilling fluid mixed flow field is studied. The numerical simulation results show that when the diameter of jet nozzle is 8 mm, the core, cuttings and drilling fluid discharged from the core hole are of high quality for the micro-coring PDC bit with a diameter of 215.9 mm. The suction effect of negative pressure cavity is better. The indoor and field tests show that the core collected is mainly columnar, and the integrity and collection rate of the core are high. From the 3rd submember of Jialingjiang formation to the upper formation of Changxing formation in Moxi 111 well position, the total length is 805.65 m, the average drilling speed is 4.57 m / h, and the maximum mechanical drilling speed is 7.4 m / h; The mechanical drilling speed of this bit from the third submember of the second stage of Jialing River formation to the first section of Feixianguan formation (total ruler 742m) is more than 50% higher than that of other conventional PDC bits in the same layer of the block.
【作者單位】： 西南石油大學(xué)機電工程學(xué)院;中國石油天然氣集團川慶鉆探工程公司川東鉆探公司;四川深遠(yuǎn)石油鉆井工具股份有限公司;
【基金】：國家重大科技專項“深層頁巖氣開發(fā)關(guān)鍵裝備與工具研制——鉆完井關(guān)鍵工具研制”(2016ZX05038-005)資助
【分類號】：TE921.1

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本文編號：2376883