元壩氣田須家河組致密砂巖地層石英含量高、研磨性強(qiáng),鉆進(jìn)過程中容易造成鉆頭過早磨損,單只鉆頭進(jìn)尺少、機(jī)械鉆速低,嚴(yán)重影響了元壩氣田的勘探開發(fā)進(jìn)程。鑒于此,利用自主研制的鉆鑿特性測定試驗(yàn)裝置和采集的須家河組露頭巖石,開展了孕鑲鉆頭的室內(nèi)鉆進(jìn)特性模擬試驗(yàn),得到了不同金剛石粒度和濃度參數(shù)組合對孕鑲鉆頭整體性能的影響規(guī)律。根據(jù)孕鑲金剛石參數(shù)的試驗(yàn)優(yōu)選結(jié)果,選用40/50目和50/60目兩種粒度并配以質(zhì)量分?jǐn)?shù)70%的金剛石,以鉆頭平穩(wěn)鉆進(jìn)、長使用壽命兼顧高機(jī)械鉆速為目標(biāo),研制了一種自銳性好、耐磨性強(qiáng)的離散化DIG259S孕鑲金剛石鉆頭。在YB27-3H井開展的現(xiàn)場應(yīng)用中,單只DIS259S鉆頭進(jìn)尺104. 63 m,平均機(jī)械鉆速0. 85 m/h,分別較鄰井高效牙輪鉆頭提高了208. 83%和70. 00%,取得了顯著的應(yīng)用效果。該鉆頭的研制成功為今后元壩氣田致密砂巖地層的鉆井提速提供了一種有效手段。 

【文章來源】：石油機(jī)械. 2020年07期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

鉆鑿特性測定試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為不同金剛石粒度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)組合對孕鑲金剛石鉆頭機(jī)械鉆速的影響。從圖2可以看出:當(dāng)金剛石質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定的條件下，隨著孕鑲金剛石粒度的變細(xì)，由于細(xì)粒金剛石出露低，吃入巖石的最大深度減小，加之細(xì)粒金剛石不利于巖屑排出，將會(huì)使得孕鑲金剛石鉆頭的破巖效率和機(jī)械鉆速有所降低[12-14];然而當(dāng)金剛石粒度一定的條件下，隨著金剛石質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，對機(jī)械鉆速的影響規(guī)律并不明顯，其原因主要是金剛石質(zhì)量分?jǐn)?shù)對于鉆頭吃入巖石的最大深度和總體切削力的影響較小。針對元壩氣田須家河組致密砂巖地層，為了獲得較高的機(jī)械鉆速，可以考慮采用30/40目或40/50目粒度，同時(shí)配以質(zhì)量分?jǐn)?shù)70%～80%的金剛石，以期達(dá)到良好的提速效果。圖3給出了不同金剛石粒度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)參數(shù)組合對孕鑲金剛石鉆頭磨損量的影響。

圖3給出了不同金剛石粒度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)參數(shù)組合對孕鑲金剛石鉆頭磨損量的影響。從圖3可以看出，隨著金剛石粒度變小及質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，由于鉆頭工作面上出刃的金剛石顆粒數(shù)目越多，每顆金剛石承受的切削力將會(huì)明顯減小[15-17]，從而有利于顯著減輕金剛石的磨損，延長孕鑲金剛石鉆頭的使用壽命。但是結(jié)合前期孕鑲金剛石鉆頭的研制及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，需要注意的是當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到一定值后，由于減小了金剛石顆粒間的距離，將會(huì)減弱基體對金剛石的包裹力，導(dǎo)致金剛石容易脫落，縮短孕鑲金剛石鉆頭的壽命。綜上分析，為了延長鉆進(jìn)致密砂巖地層的孕鑲金剛石鉆頭使用壽命，可以采用50/60目或60/70目粒度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%左右的金剛石。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]孕鑲金剛石鉆頭破碎花崗巖巖屑粒徑分布研究[J]. 趙小軍,康鑫,潘飛飛,潘秉鎖,段隆臣.  金剛石與磨料磨具工程. 2019(01)
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[3]川渝地區(qū)須家河地層渦輪鉆具配套孕鑲金剛石鉆頭鉆井提速技術(shù)[J]. 韓烈祥,姚建林,李偉成.  鉆采工藝. 2018(03)
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博士論文
[1]仿生耦合孕鑲金剛石鉆頭耐磨增效機(jī)理研究[D]. 王照智.吉林大學(xué) 2017

碩士論文
[1]川東北深井超深井優(yōu)快鉆井關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王朋飛.西南石油大學(xué) 2017
[2]硬質(zhì)砂巖對孕鑲鉆頭磨損實(shí)驗(yàn)研究[D]. 雷威威.中國石油大學(xué)(華東) 2016
[3]孕鑲金剛石鉆頭切削力學(xué)研究[D]. 左龍.西南石油大學(xué) 2015
[4]適合堅(jiān)硬地層孕鑲金剛石鉆頭優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 王發(fā)明.中國石油大學(xué) 2009



本文編號：2949320