雜，市場(chǎng)對(duì)不取心鉆頭的需求和鉆頭質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)不取心全面鉆進(jìn)鉆頭的制作一般采用熱壓、無(wú)壓浸漬或者電鍍的方法一次成型[3]，這對(duì)于較小口徑的鉆頭來(lái)說(shuō)，比較容易實(shí)現(xiàn)，但是對(duì)于較大直徑的鉆頭，熱壓工藝參數(shù)難以保證鉆頭胎體硬度和耐磨性在同一界面上均勻。此外，在鉆進(jìn)過(guò)程中，巖粉和鉆井液在孔底的流通也會(huì)對(duì)鉆頭造成沖蝕磨損，而鉆井液在鉆頭底部不同位置處的壓力不同，這又會(huì)造成不取心鉆頭在不同環(huán)狀部位出現(xiàn)不均衡磨損[4]。鉆頭的不均勻磨損導(dǎo)致鉆頭性能下降進(jìn)而導(dǎo)致

地面數(shù)據(jù)的PDC鉆頭井下工況識(shí)別方法.石油機(jī)械,2022,50(11):1-8.0 引 言在鉆井過(guò)程中,PDC鉆頭磨損、黏滑等井下復(fù)雜工況對(duì)鉆井周期和鉆井成本造成直接影響,鉆頭磨損會(huì)導(dǎo)致破巖效率降低,過(guò)早或者過(guò)晚起出鉆頭都會(huì)對(duì)鉆井時(shí)效造成影響。鉆頭發(fā)生黏滑振動(dòng)后切削齒不能有效吃入巖石,降低了破巖效率,嚴(yán)重的鉆頭黏滑振動(dòng)可能引發(fā)鉆柱扭矩升高甚至扭斷鉆具等事故[1-3]。實(shí)時(shí)準(zhǔn)確識(shí)別PDC鉆頭井下工況,準(zhǔn)確指導(dǎo)起下鉆作業(yè),可以有效提高機(jī)械鉆速,減少鉆井非作業(yè)時(shí)

層巖石可鉆性差，鉆頭的選型成為深層提速首要解決的問(wèn)題。1 深部地層鉆頭選型難點(diǎn)1.1 PDC鉆頭目前，在大慶深層使用的國(guó)內(nèi)外PDC 鉆頭都有局限性，始終未解決硬地層抗沖擊、抗研磨的難題。1.2 復(fù)合鉆頭雖然在W 深、X 深區(qū)塊水平段取得一定的提速效果，但鉆頭的可靠性、安全性有待提高，先后共發(fā)生多次掉牙輪事故，處理事故損失時(shí)間較多。此外，在Y深等其它區(qū)塊營(yíng)城組地層還沒有使用，效果如何還有待于驗(yàn)證。1.3 牙輪鉆頭由于營(yíng)城組流紋巖、凝灰?guī)r和沙河子組礫巖研磨性強(qiáng)

0 引言PDC 鉆頭作為鉆井提效的重要元素之一[1-2]，長(zhǎng)期以來(lái)，渤海油田鉆頭供貨型合同模式多采用“一口價(jià)”購(gòu)買模式，年度供貨清單注明鉆頭尺寸、型號(hào)、單價(jià)等必要信息。此類型合同沒有機(jī)械鉆速及鉆穿率等技術(shù)指標(biāo)要求，直接采購(gòu)不但占用庫(kù)存，還帶來(lái)舊資產(chǎn)跟蹤管理和處置難題。作業(yè)者從鉆頭廠家購(gòu)買鉆頭并組織選擇入井鉆頭，鉆頭實(shí)際應(yīng)用效果與鉆頭廠家關(guān)系不大，鉆頭廠家主動(dòng)提升產(chǎn)品質(zhì)量、提高作業(yè)效率的積極性不高，造成被動(dòng)式鉆頭提效。為有效解決上述難題，近年來(lái)渤海油田工程技

動(dòng)是導(dǎo)致PDC 鉆頭切削齒損壞和井下工具過(guò)早失效的主要原因之一，嚴(yán)重影響了鉆井效率和鉆井周期。大量理論和實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，鉆頭切削特性、底部鉆具結(jié)構(gòu)及鉆井參數(shù)等因素均會(huì)對(duì)鉆頭粘滑振動(dòng)產(chǎn)生較大的影響[1-3]，在鉆頭設(shè)計(jì)中加入切削深度控制器（DOCC）、提高鉆柱的扭轉(zhuǎn)剛度并優(yōu)化鉆壓、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，有利于抑制鉆柱粘滑振動(dòng)；然而關(guān)于PDC 鉆頭攻擊性對(duì)粘滑振動(dòng)的影響，目前仍然存在較大的爭(zhēng)議。為了分析PDC 鉆頭切削結(jié)構(gòu)的攻擊性對(duì)粘滑振動(dòng)的影響，哈里伯頓公司利用研發(fā)的智

程公司鉆技一公司鉆頭廠，黑龍江大慶163461）1 概述反循環(huán)鉆井是指鉆井液從井筒環(huán)空流入，經(jīng)鉆頭、鉆具內(nèi)孔返出的一種鉆井工藝，具有減少地層漏失、延長(zhǎng)泥漿泵使用壽命、井控靈活等優(yōu)點(diǎn)，目前反循環(huán)鉆井工藝已在大慶油田表層鉆井中推廣應(yīng)用。大慶探區(qū)表層井鉆井作業(yè)地層主要是明水組，巖性以泥巖、泥頁(yè)巖、粉砂巖、砂巖、砂礫巖為主。常規(guī)反循環(huán)鉆頭的切削齒采用連續(xù)布置的方式進(jìn)行徑向布齒設(shè)計(jì)，鉆頭在使用過(guò)程中出現(xiàn)了如下問(wèn)題：一是鉆頭在鉆井過(guò)程中工具面不穩(wěn)定，需要頻繁調(diào)整，延長(zhǎng)

要求也越來(lái)越高。鉆頭在鉆井過(guò)程中對(duì)鉆井質(zhì)量、鉆井速度、鉆井成本等均有重要影響，因而對(duì)鉆頭的改進(jìn)和優(yōu)化提出了更高的要求[1]。現(xiàn)有常用鉆頭主要有常規(guī)PDC鉆頭和牙輪鉆頭。常規(guī)PDC鉆頭價(jià)格低，市場(chǎng)占有率較高，約占有70%左右的市場(chǎng)份額，其優(yōu)勢(shì)在于在泥砂巖等軟地層中鉆井速度快，鉆井進(jìn)度平穩(wěn)，鉆井質(zhì)量較高，但存在PDC鉆頭遇到火成巖等堅(jiān)硬地層時(shí)，鉆頭的切削齒磨損太快，導(dǎo)致鉆井速度和效率降低。常規(guī)牙輪鉆頭在軟地層和較硬地層中均有較好表現(xiàn)，但該類鉆頭在鉆遇極硬地層時(shí)

000）0 引言鉆頭是鉆井過(guò)程中破碎巖石形成井眼的重要工具，優(yōu)選高質(zhì)量的鉆頭是降低鉆井成本、提高鉆井效率的關(guān)鍵[1]。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)鉆頭選型的研究主要從兩個(gè)方面進(jìn)行：①根據(jù)地層抗鉆性能，尋求與之相匹配的鉆頭[2]，主要通過(guò)室內(nèi)巖石可鉆性實(shí)驗(yàn)或聲波測(cè)井進(jìn)行，同時(shí)結(jié)合鉆頭IADC（國(guó)際鉆井承包商）編碼進(jìn)行選型[3]。如將巖石的抗剪強(qiáng)度、井底圍壓條件下巖石抗壓強(qiáng)度等作為 PDC（聚晶金剛石復(fù)合片）鉆頭的選型依據(jù)[4-5]；利用分形理論描述并建立地層沉積序

，切削力不僅引起鉆頭產(chǎn)生高溫而軟化，而且也造成鉆頭磨損深度增加，進(jìn)而影響鉆頭使用壽命[1]。因此，本文對(duì)影響鉆削加工中鉆頭溫度及磨損深度的三個(gè)因素(進(jìn)給量、鉆頭轉(zhuǎn)速、環(huán)境溫度)進(jìn)行比較分析。針對(duì)鉆頭溫度的檢測(cè)及鉆頭磨損問(wèn)題，國(guó)內(nèi)學(xué)者做了大量的研究。靳偉賀[2]利用Deform-3D分析材料與加工方式對(duì)BTA單管鉆磨損深度的影響，結(jié)果表明：降低材料強(qiáng)度與振動(dòng)鉆削均有利于減少刀具磨損；戴蓉蓉[3]等利用Deform-3D軟件模擬自鎖式可換頭鉆頭鉆削過(guò)程，分析其

性差［2-3］，鉆頭的機(jī)械鉆速低且消耗多，鉆井周期長(zhǎng)，大幅增加了鉆井成本，嚴(yán)重制約了勘探開發(fā)進(jìn)度［4］。1 博孜區(qū)塊巨厚礫巖層主要鉆進(jìn)難點(diǎn)根據(jù)博孜區(qū)塊已鉆探的深井超深井情況分析研究，巨厚礫巖層鉆進(jìn)中主要存在以下技術(shù)難題：（1）博孜區(qū)塊的巨厚礫石層厚度約2000～6000 m（埋深超過(guò)3000 m，平均厚度2900 m，最長(zhǎng)達(dá)5830 m），可鉆性差，且同一區(qū)塊不同井礫石層之間的巖性差異大，鉆頭選型及提速技術(shù)優(yōu)選難度大［5-8］。（2）常規(guī)牙輪鉆頭鉆進(jìn)巨厚礫

的手段是提高單只鉆頭的鉆進(jìn)速度和進(jìn)尺，提高鉆頭的破巖性能[1]。PDC (Polycrystalline Diamond Compact Bit)鉆頭在軟地層和中等硬度地層中的破巖性能非常好，鉆進(jìn)速度高，使用時(shí)間長(zhǎng)，大幅度提高鉆井工作效率，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益，因此PDC 鉆頭廣泛應(yīng)用于鉆井作業(yè)，市場(chǎng)占有率已達(dá)到75%～80%[2-4]。但隨著PDC 鉆頭的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)出現(xiàn)鉆頭類型和地層硬度不匹配、鉆頭本身質(zhì)量問(wèn)題以及其他復(fù)雜的井下問(wèn)題，為有效降低鉆井成本，

最硬的金屬，任何鉆頭都無(wú)法在其上面打孔。此言一出，有一家生產(chǎn)鉆頭的公司表示不服。于是，在媒體的見證下，雙方進(jìn)行決斗。比賽規(guī)則很簡(jiǎn)單：一塊20毫米厚的方形金屬，如果成功鉆透一個(gè)孔，就是鉆頭勝利;不能打通，就是金屬勝利。接受了挑戰(zhàn)書的最強(qiáng)金屬公司，果然實(shí)力超群。第一輪較量中，對(duì)方的超硬合金鉆頭刀刃損壞，金屬卻毫發(fā)未傷。然而，事情并未結(jié)束。鉆頭界各大企業(yè)不服，接二連三前來(lái)挑戰(zhàn)。這種較量，先后共對(duì)抗了六場(chǎng)。六戰(zhàn)之中，金屬依然未敗。就在大家敗得心服口服時(shí)，第七位挑戰(zhàn)

磨損速度快，導(dǎo)致鉆頭使用壽命短，鉆井效率低。PDC鉆頭是石油鉆探中的關(guān)鍵工具，在鉆遇火成巖、變質(zhì)巖等強(qiáng)研磨性硬地層時(shí)，嚴(yán)重制約了致密油氣藏鉆井的鉆井速度和勘探開發(fā)效率[1-4]。國(guó)內(nèi)外專家研究了各種方法用于提高PDC鉆頭的鉆進(jìn)性能[5-10]。王濱等[11]研究表明：PDC-金剛石孕鑲塊混合鉆頭能夠高效破碎強(qiáng)研磨性硬地層，降低鉆井成本?；谝延醒芯砍晒?，針對(duì)晉古17井地層特性，設(shè)計(jì)了2只混合鉆頭并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，以高效破碎強(qiáng)研磨性硬地層。1 新型混合鉆頭破巖

前油氣鉆井過(guò)程中鉆頭仍然是必不可少的工具，盡管鉆頭成本只有鉆井費(fèi)用的3%，然而鉆頭工作效率的高低直接影響70%鉆井費(fèi)用[1]。隨著當(dāng)代油氣鉆井作業(yè)逐漸向深井、超深井發(fā)展，巖石的可鉆性大大變差[2]，常用的PDC鉆頭和牙輪鉆頭在鉆井破巖作業(yè)中，出現(xiàn)鉆速慢、破巖效率低、鉆頭易失效及壽命低的情況，不能適應(yīng)目前提速增效的鉆井發(fā)展要求。因此急需研發(fā)一種能高效快速破碎硬地層的新型組合鉆頭。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)新型組合鉆頭的研究主要集中于復(fù)合鉆頭和隨鉆擴(kuò)眼雙級(jí)鉆頭；復(fù)合鉆頭的概

）近年來(lái)PDC 鉆頭已廣泛的應(yīng)運(yùn)于石油鉆井中。因此研究PDC 鉆頭流場(chǎng)，對(duì)于優(yōu)化鉆頭和鉆井工藝有很大的幫助。謝翠麗等[1]，在自行開發(fā)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)平臺(tái)上，通過(guò)絲線法和高速攝影手段進(jìn)行了PDC 鉆頭井下流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的可視化實(shí)驗(yàn)，并發(fā)現(xiàn)靠近鉆頭肩部的流道內(nèi)存在強(qiáng)烈的渦旋。黃紅梅等[2]利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)對(duì)PDC 鉆頭的三維湍流進(jìn)行了數(shù)值模擬，并利用粒子成像測(cè)速技術(shù)對(duì)PDC 鉆頭4 個(gè)噴嘴的出口流場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)試，將實(shí)驗(yàn)測(cè)得噴嘴軸向速度與數(shù)值模擬所得結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析

況愈下，導(dǎo)致部分鉆頭磨損嚴(yán)重，不得不頻繁起下鉆更換鉆頭，鉆進(jìn)效率較低，作業(yè)成本急劇上升[1-3]。根據(jù)地層特性優(yōu)選鉆頭，合理控制鉆進(jìn)參數(shù)，才能確保鉆進(jìn)效率。隨著油田鉆井?dāng)?shù)量的增加，油田各構(gòu)造、各層位所使用的鉆頭類型和數(shù)量也大大增加，從大量已使用鉆頭數(shù)據(jù)中統(tǒng)計(jì)分析出合適的鉆頭類型，往往要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力[2-3]。中海油目前沒有建立系統(tǒng)的鉆頭數(shù)據(jù)庫(kù)，現(xiàn)場(chǎng)鉆井作業(yè)在鉆頭選型上存在盲目性。不是根據(jù)地層特征來(lái)優(yōu)選鉆頭，鉆頭與地層不匹配，鉆進(jìn)參數(shù)不合理，也會(huì)導(dǎo)致

突出。雙級(jí)PDC鉆頭通過(guò)有效釋放地層應(yīng)力的方式提高破巖效率，已成為現(xiàn)場(chǎng)大尺寸井眼的主要提速工具之一［1-3］。然而雙級(jí)鉆頭破巖過(guò)程中領(lǐng)眼鉆頭與擴(kuò)眼鉆頭之間鉆井液形成的流速場(chǎng)干擾是雙級(jí)PDC鉆頭水力結(jié)構(gòu)優(yōu)化中亟待解決的問(wèn)題。一個(gè)良好的雙級(jí)PDC鉆頭井底流場(chǎng)應(yīng)該能使鉆井液的流動(dòng)滿足領(lǐng)眼鉆頭與擴(kuò)眼鉆頭破碎的巖屑迅速?gòu)木走\(yùn)移且領(lǐng)眼鉆頭井眼內(nèi)的巖屑快速通過(guò)擴(kuò)眼體井眼上返［4-7］。因此，針對(duì)雙級(jí)PDC鉆頭分析井底鉆井液流場(chǎng)特性對(duì)于雙級(jí)PDC鉆頭破巖效率和機(jī)械鉆速的

中。此后，復(fù)合片鉆頭(又稱PDC鉆頭)研究日趨成熟，鉆進(jìn)工藝日臻完善，引起了鉆探界的高度重視。近年來(lái)，在地質(zhì)鉆探中，已有逐步取代硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)的趨勢(shì)，無(wú)論是鉆頭的研制，還是鉆進(jìn)工藝的改進(jìn)方面，都取得了很大的進(jìn)步[1-6]。復(fù)合片鉆頭的特點(diǎn)是屬于切削剪切型鉆頭，適用的地層范圍比較寬，切削具的出刃比較大，鉆進(jìn)效率高，耐沖擊性能好，復(fù)合片耐磨性能好，鉆頭壽命長(zhǎng)，可以取得很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，因此，得到了國(guó)際鉆探界的認(rèn)可[1-10]。俄羅斯PDC被稱為АТП (А

0452）PDC鉆頭具有金剛石的硬度和高耐磨性，在大段軟到中硬的地層中鉆進(jìn)時(shí)，機(jī)械鉆速高，壽命長(zhǎng)，起下鉆次數(shù)少，綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著。隨著技術(shù)的發(fā)展，PDC鉆頭的型號(hào)越來(lái)越多，因此在使用PDC鉆頭時(shí)，進(jìn)行合理的鉆頭選型至關(guān)重要。不同地層巖石密度、聲波時(shí)差、泥質(zhì)含量不同，則巖石的硬度、研磨性各不相同。在伊拉克M油田鉆井作業(yè)期間，通過(guò)測(cè)井資料獲取以上巖石力學(xué)參數(shù)，再結(jié)合M油田已鉆井的資料和地層巖性特征，進(jìn)行了PDC鉆頭的優(yōu)選。1 下法爾斯地層巖性特征M油田下法爾斯

從國(guó)外引進(jìn)PDC鉆頭，經(jīng)過(guò)幾十年的研究和應(yīng)用，目前我國(guó)已經(jīng)能夠研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PDC鉆頭[1-2]。PDC鉆頭是一種新型的鉆頭，通過(guò)在鉆頭胎體上鑲焊聚晶金剛石材質(zhì)的切削齒來(lái)提高破巖效率，在軟地層至中硬地層中，通常使用PDC鉆頭結(jié)合井下動(dòng)力鉆具，能夠大大提高機(jī)械鉆速，是普通牙輪鉆頭機(jī)械鉆速的2倍以上，并且使用PDC鉆頭可靠、鉆頭壽命長(zhǎng)、工作穩(wěn)定，單位鉆頭進(jìn)尺成本低，極大節(jié)約了鉆井成本、提高了鉆井效率，經(jīng)濟(jì)效益顯著[3-4]。因此，加強(qiáng)PDC鉆頭結(jié)構(gòu)及

，全程使用PDC鉆頭鉆進(jìn)，水平井全井最高平均機(jī)速14.48 m/h，探井全井最高平均機(jī)速15.0 m/h。PDC鉆頭具有安全可靠、鉆速快等優(yōu)點(diǎn)，使用中取得了良好效果。靖中北區(qū)塊地層相對(duì)較軟，對(duì)鉆頭的要求不高，起出鉆頭新度相對(duì)較好；靖南區(qū)塊地層復(fù)雜，下部地層較硬，鉆頭磨損相對(duì)嚴(yán)重。靖中北地區(qū)表層扭矩不穩(wěn)存在小幅憋跳現(xiàn)象，但由于地層相對(duì)較軟，除了在安定與直羅交界面的300～350 m鉆速變慢外，整個(gè)表層平均每個(gè)單根在10 min左右，整個(gè)表層純鉆在15～20

孫晨+許騰龍鉆頭選型是否適應(yīng)對(duì)鉆井成本、鉆井速度和井身質(zhì)量有直接影響。設(shè)計(jì)者依據(jù)同一區(qū)塊相關(guān)的地層資料和鄰井施工資料，能夠初選出合理的鉆頭；但對(duì)于古探1井這種超深預(yù)探井，同一區(qū)塊施工井很少，可供參考的地層資料和鄰井資料準(zhǔn)確性差，施工過(guò)程就是“摸著石頭過(guò)河”。因此，統(tǒng)計(jì)了已鉆井段的地層資料和鉆頭使用情況后，在確定地層的條件下，對(duì)比不同鉆頭的鉆頭效益指數(shù)和磨損情況，總結(jié)出適應(yīng)下古、元古生界復(fù)雜地層的鉆頭型號(hào)，為元古地層下部鉆進(jìn)鉆頭選型提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞：鉆頭選

了PCD及PDC鉆頭的優(yōu)點(diǎn)，繼而分析了PCD及PDC鉆頭所適用的地質(zhì)環(huán)境，然后以某油田為案例對(duì)PCD及PDC鉆頭在石油鉆井應(yīng)用中的參數(shù)選擇展開了詳細(xì)分析，最后對(duì)PCD及PDC鉆頭在石油鉆井的應(yīng)用效果與前景展開了分析，旨在提供一些將PCD及PDC鉆頭更好的應(yīng)用于石油鉆井的參考建議，促進(jìn)我國(guó)石油鉆井行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。【Abstract】This paper first introduces the advantages of PCD and PDC drill

用灰色聚類法進(jìn)行鉆頭優(yōu)選研究武興勇1，鄧 平1，排祖拉1，王 崢1，杜洪韜2, 朱忠喜2(1. 新疆油田公司工程技術(shù)研究院，新疆 克拉瑪依 834000；2. 油氣鉆井技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室防漏堵漏技術(shù)研究室，長(zhǎng)江大學(xué)（武漢校區(qū)）石油工程學(xué)院，湖北 武漢 430100）根據(jù)新疆油田夏子街組砂礫巖、泥質(zhì)粉砂巖的鉆頭鉆速低、鉆頭選型難的情況，針對(duì)已使用的鉆頭進(jìn)行統(tǒng)計(jì)歸納后，使用灰色聚類法對(duì)該地層的鉆頭進(jìn)行鉆頭優(yōu)選,主要應(yīng)用是將夏子街組使用過(guò)的鉆頭作為聚類對(duì)象集，根

程添利器新金剛石鉆頭問(wèn)世一款新的高效率、長(zhǎng)壽命金剛石鉆頭，日前由桂林金剛石工業(yè)有限公司歷時(shí)兩年研發(fā)成功，使用壽命是常規(guī)鉆頭的兩倍，鉆進(jìn)效率比常規(guī)鉆頭提高30%，成為實(shí)施深地工程的最新利器。該款鉆頭將新型預(yù)合金粉應(yīng)用于金剛石鉆頭胎體中，采用冷壓—熱壓工藝，制造出鉆頭胎體強(qiáng)度明顯提高、工作層超過(guò)20毫米的單層水口高胎體金剛石鉆頭。新型高胎體金剛石鉆頭研發(fā)成功后，在云南都龍鉆探項(xiàng)目中進(jìn)行了試用，結(jié)果表明：在VII-VIII(7-8)級(jí)砂巖中，該產(chǎn)品鉆進(jìn)效率超過(guò)3

3413）PDC鉆頭在鉆井施工中的應(yīng)用研究于和軍（大慶鉆探工程公司鉆井二公司HSE監(jiān)督站，黑龍江大慶 163413）從石油鉆井施工中采用PDC鉆頭的必要性入手，分析了鉆井施工中PDC鉆頭的優(yōu)選技術(shù)要點(diǎn)，提出了鉆井施工中PDC鉆頭的應(yīng)用要點(diǎn)，以便于更好地促進(jìn)鉆井施工成效的提升。PDC鉆頭；鉆井施工；應(yīng)用Abstract：Based on the necessity of using PDC bit in the construction of oil dri

4000)?考慮鉆頭指標(biāo)修正的鉆頭評(píng)價(jià)優(yōu)選技術(shù)王越之(長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢 430100)曹光福，陳松平，李君(中石油新疆油田分公司勘探事業(yè)部，新疆 克拉瑪依 834000)鉆頭是破碎巖石的工具，直接影響鉆井的經(jīng)濟(jì)效益和鉆井成敗。首先對(duì)國(guó)內(nèi)外鉆頭優(yōu)選的兩種方法進(jìn)行了介紹與評(píng)價(jià)，針對(duì)運(yùn)用鉆頭使用參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析優(yōu)選鉆頭存在規(guī)律性不強(qiáng)、優(yōu)選難度大的問(wèn)題，提出了對(duì)鉆頭使用參數(shù)按照鉆頭新舊程度系數(shù)進(jìn)行預(yù)處理的思想，給出了利用IADC鉆頭磨損分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)處理的詳

層掉塊導(dǎo)致PDC鉆頭斷刀翼的情況。（5）鉆頭選型困難。進(jìn)入登婁庫(kù)地層后，鄰井多次出現(xiàn)卡PDC鉆頭的孕鑲金剛石鉆頭的現(xiàn)象，導(dǎo)致在水平井段PDC鉆頭不敢使用，只能選用牙輪鉆頭，牙輪鉆頭使用壽命短，易掉牙輪，且機(jī)械鉆速低。表2 地層巖性描述3 技術(shù)對(duì)策長(zhǎng)深D 平8井和長(zhǎng)深D 平12井井身結(jié)構(gòu)和施工過(guò)程相類似，這兩口井都由鉆井二公司50722井隊(duì)所施工。本文以長(zhǎng)深D 平8井和長(zhǎng)深D 平12井的對(duì)比分析為例，介紹長(zhǎng)深D 平12井鉆井過(guò)程中所采用的一些技術(shù)。表3 長(zhǎng)深

0048）PDC鉆頭在北京地區(qū)勘探井中的應(yīng)用研究張建良*（北京市地質(zhì)工程勘察院，北京100048）PDC鉆頭常用在第三系地層中鉆進(jìn)，但在基巖地層中使用較少，主要研究北京勘探井中使用PDC鉆頭，不改變現(xiàn)有設(shè)備條件，分別采用牙輪鉆頭和PDC鉆頭，進(jìn)行了對(duì)比分析，得出了PDC鉆頭的試驗(yàn)效果，為今后PDC鉆頭在北京勘探井中的推廣奠定了良好的基礎(chǔ)。PDC鉆頭；鉆進(jìn)效率；存在的問(wèn)題目前常規(guī)的施工工藝一般采用牙輪鉆頭施工，鉆進(jìn)效率低、周期長(zhǎng)，如何提高鉆進(jìn)效率，是我們必須

，本文對(duì)某空氣錘鉆頭斷裂失效原因進(jìn)行了分析。鉆頭材質(zhì)為18CrNi3MoA，原設(shè)計(jì)打孔深度為16m，但是在打孔致6m時(shí)，出現(xiàn)鉆頭斷裂。斷裂失效鉆頭的實(shí)物見圖1。圖1 失效鉆頭的斷裂面 ? ? ? ? 圖2 失效鉆頭側(cè)面結(jié)構(gòu)及剝落坑鉆頭為橫斷面方向斷裂，由于斷裂后的持續(xù)工作，斷口面已經(jīng)被破壞，很難找出裂紋源。在鉆頭頸部及鉆頭齒根處有長(zhǎng)鏈狀的剝落痕跡，見圖2標(biāo)注處，同時(shí)斷口面未發(fā)現(xiàn)塑性變形區(qū)，初步推斷為疲勞斷裂。二、鉆頭生產(chǎn)工藝流程鉆頭的工藝流程：棒料鋼材退火

7000）PDC鉆頭在砂泥巖地層鉆井過(guò)程中，相比于其他類型的鉆頭，具有許多優(yōu)勢(shì)，PDC鉆頭的鉆井速度快，工作的時(shí)間長(zhǎng)，可以有效的節(jié)約石油鉆井的成本，而且PDC鉆頭的耐高溫性要比牙輪鉆頭好很多，因此PDC鉆頭非常適用于定向井鉆井。在定向井鉆井過(guò)程中，井眼軌跡的定向和造斜是定向井的關(guān)鍵技術(shù)，也是容易出現(xiàn)問(wèn)題的鉆井作業(yè)。由于造斜過(guò)程導(dǎo)致了鉆頭性能的不穩(wěn)定，增加了鉆頭鉆進(jìn)的偏移量，鉆頭的鉆進(jìn)速度也隨之降低，定向井鉆井的質(zhì)量和準(zhǔn)確性也受到影響。鉆頭結(jié)構(gòu)是定向井鉆井過(guò)

司果斷嘗試PDC鉆頭，最終取得了良好的鉆井效果。一、巖石特性分析在PDC鉆頭用于深井鉆井時(shí)，關(guān)鍵之處在：第一、確定PDC鉆頭適合的井段；第二、依據(jù)井段的不同挑選不同類型的PDC鉆頭及對(duì)應(yīng)的鉆具。遼河油田的地層主要是沉積巖，在使用PDC鉆頭時(shí)，沉積巖的塑性、粒徑和硬度對(duì)其鉆性的影響是最大的。曾有業(yè)內(nèi)人士專門對(duì)PDC鉆頭使用干擾因素研究后，歸納出幾點(diǎn)結(jié)論。第一、PDC鉆頭主要是切削破巖，破巖的粒徑越大，對(duì)鉆頭的磨損也越厲害。特別是礫巖和粗砂巖，由于兩者膠結(jié)強(qiáng)度

3000)三牙輪鉆頭的研制始于上個(gè)世紀(jì)中期，隨著三牙輪鉆頭不斷的發(fā)展、改進(jìn)和應(yīng)用，三牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，也在不斷的發(fā)生變化。其中關(guān)于牙輪鉆頭井底流場(chǎng)的研究，以及射流輔助鉆頭破巖理論的研究也得到了飛速的發(fā)展。隨著對(duì)石油鉆井速度提高需求的不斷加大，現(xiàn)有的牙輪鉆頭井底流場(chǎng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)場(chǎng)的需要，如果牙輪鉆頭的工作流場(chǎng)不合適，很容易造成牙輪鉆頭的提前破壞，增加了牙輪鉆頭在井下發(fā)生事故的概率。由于牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成部件多，而且井下條件復(fù)雜多變，導(dǎo)致牙輪鉆頭井

311.2 mm鉆頭，二開使用215.9 mm鉆頭。在本區(qū)塊的鉆井施工中，存在著鉆井周期長(zhǎng)，機(jī)械鉆速慢，鉆頭磨損嚴(yán)重，頻繁起下鉆換鉆頭、斷鉆具等問(wèn)題。針對(duì)上述情況，雖然頻繁更換鉆頭，調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，但機(jī)械鉆速仍沒有較大幅度的提高。本文針對(duì)本區(qū)塊地層的特性，利用鉆頭優(yōu)選的方法結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)大量的實(shí)鉆參數(shù)及測(cè)井資料進(jìn)行本區(qū)塊的鉆頭優(yōu)選。1 地層特點(diǎn)及鉆頭選型情況1.1 0～500m（第四系－志丹群）地層特點(diǎn)及難點(diǎn)：一開井深為500 m左右，井眼尺寸為311.2 mm，

計(jì)生產(chǎn)的新型鋼體鉆頭在永553 區(qū)塊的永553－斜12 井單只進(jìn)尺1 463 m，平均機(jī)械鉆速9.14 m/h，創(chuàng)造了該區(qū)塊單只鉆頭進(jìn)尺最高紀(jì)錄。為做好永553－斜12 井鉆頭技術(shù)支撐，鉆井院技術(shù)人員在充分調(diào)研、分析該區(qū)塊地層巖屑特性和鄰井鉆頭使用資料后，針對(duì)該井設(shè)計(jì)了新型鋼體鉆頭PQ4252SJ-215.9 鉆頭，該鉆頭在關(guān)鍵部位采用高品質(zhì)切削齒，抗研磨、抗沖擊性能優(yōu)越。特殊設(shè)計(jì)的基體結(jié)構(gòu)提高了鉆頭復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)的效率，同時(shí)保證了滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)工具面的穩(wěn)定;深、

類的小錘鉆。這些鉆頭都適用于具有相同槽型模柄的工具（見左圖）；安裝鉆頭時(shí)，對(duì)準(zhǔn)槽柄推入夾頭，直到聽見“咔噠”聲。移除鉆頭時(shí)，需要拉回夾頭將其滑出。這個(gè)設(shè)計(jì)在建筑工地和裝修工使用中很受歡迎，因?yàn)檫@些工具能夠在混凝土上鉆普通的錨栓孔時(shí)比沖擊鉆快2～3倍，并提供強(qiáng)大的氣墊擊打、粉碎堅(jiān)硬的混凝土骨料。該錘鉆也可安裝空心鉆頭以在混凝土上鉆更大的孔，并可設(shè)置為只轉(zhuǎn)動(dòng)鉆孔。許多錘鉆新增了只錘擊這一模式，因此你可以使用尖鉆頭和鑿頭進(jìn)行輕型切削作業(yè)，例如移除舊磚和砂漿。

勝利油田金剛石鉆頭施工再創(chuàng)新紀(jì)錄勝利油田鉆井院自主研發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的新型金剛石鉆頭在勝利油田鹽斜229井沙四純上亞段單只進(jìn)尺達(dá)到276米,創(chuàng)該區(qū)塊沙四段砂礫巖體鉆頭進(jìn)尺最高紀(jì)錄。鹽斜229井是勝利油田部署在東營(yíng)凹陷北部陡坡構(gòu)造帶的一口評(píng)價(jià)井,由黃河鉆井五公司50107隊(duì)承鉆。該井目的層為砂礫巖體,地層可鉆性極低。為做好該井鉆頭支撐,鉆井院技術(shù)人員設(shè)計(jì)研發(fā)了新型鋼體金剛石PK6257SJD-215.9型鉆頭,鉆頭采用特殊的布齒設(shè)計(jì)及加密技術(shù),選用高性能切削齒,抗

這就對(duì)煤礦鉆進(jìn)用鉆頭提出了新的要求。目前煤礦瓦斯抽采孔鉆探施工，還是以普通PDC鉆頭為主，但普通PDC鉆頭在硬巖鉆進(jìn)中的鉆進(jìn)效率低下，甚至難以取得進(jìn)尺，鉆頭壽命較低，這直接對(duì)煤礦井下鉆探施工造成了極大困難，從而增加了煤礦開采的輔助作業(yè)時(shí)間，降低了煤礦的開采速率。本文旨在分析國(guó)內(nèi)外硬巖鉆進(jìn)用金剛石鉆頭的研究現(xiàn)狀，結(jié)合煤礦鉆探施工對(duì)金剛石鉆頭的要求，以及井下現(xiàn)有金剛石鉆頭的使用情況，對(duì)煤礦硬巖鉆進(jìn)用金剛石鉆頭的選用及設(shè)計(jì)方向提出合理建議。1 國(guó)內(nèi)外硬巖鉆進(jìn)金剛

。鉆進(jìn)方法取決于鉆頭形式的選擇。近年來(lái)，隨著材料和制造工藝方面的發(fā)展，復(fù)合片鉆頭逐漸在灌漿工程中使用，并能滿足質(zhì)量，又經(jīng)濟(jì)，操作易掌握，被鉆探灌漿工逐漸認(rèn)可。1 復(fù)合片鉆頭復(fù)合片鉆頭是采用人造聚晶金剛石制作的復(fù)合片(PDC)作為切削具,鉆頭體上焊接復(fù)合片而成。復(fù)合片鉆頭是隨著PDC復(fù)合材料的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一種新型鉆頭。1.1 工作原理復(fù)合片鉆頭工作原理：切削。1.2 復(fù)合片鉆頭形式復(fù)合片鉆頭的形式很多，在灌漿工程中，主要采用復(fù)合片取芯鉆頭和復(fù)合片不取芯鉆

石·克銳達(dá)金剛石鉆頭有限公司新疆維吾爾自治區(qū)吐哈油田柯克亞構(gòu)造具有較大的勘探開發(fā)潛力，但是該構(gòu)造的中深部發(fā)育有大段煤層，鉆進(jìn)過(guò)程中井壁坍塌、縮徑、卡鉆等現(xiàn)象頻發(fā)。嚴(yán)重的甚至造成鉆頭掉齒、斷刀翼等井下事故，嚴(yán)重影響了PDC鉆頭在該區(qū)的推廣使用。本著高效、防卡的基本要求，以一只215.9mmCK506型鉆頭為例開展了該地層用PDC鉆頭的個(gè)性化設(shè)計(jì)研究，以期達(dá)到3方面技術(shù)效果：①對(duì)鉆頭的布齒和刀翼布局進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證鉆頭具有足夠的使用壽命和較高的機(jī)械鉆速。②對(duì)

牙輪－PDC復(fù)合鉆頭，在四川地區(qū)麻柳場(chǎng)構(gòu)造的麻002－H1開發(fā)井完成試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)首試成功。這個(gè)鉆頭填補(bǔ)了中國(guó)石油鉆頭類產(chǎn)品空白。麻002－H1井是中國(guó)石油西南油氣田公司位于四川地區(qū)麻柳場(chǎng)構(gòu)造的開發(fā)井，設(shè)計(jì)井深3 114m。此次試驗(yàn)的鉆頭從井深1 015．86m鉆至1 232．34m，穿越須四段到須二段地層，總進(jìn)尺216．48m，純鉆時(shí)間51．42h，平均機(jī)械鉆速4．21m／h，順利完成了現(xiàn)場(chǎng)鉆井試驗(yàn)并取得良好效果。牙輪－PDC復(fù)合鉆頭研究是中國(guó)石油集團(tuán)重

井過(guò)程中，巖石對(duì)鉆頭破碎巖石的相對(duì)阻抗程度，它是衡量鉆頭破碎巖石難易程度的標(biāo)準(zhǔn)?？摄@性不僅是地層巖石特性的主要指標(biāo)，而且還是影響破巖效果、制約鉆井速度的主要因素［1］。川渝X 區(qū)塊珍珠沖段以礫砂巖、礫頁(yè)巖和純礫巖為主，礫石硬度大，研磨性強(qiáng)，可鉆性極差。因此，優(yōu)選鉆頭，對(duì)縮短鉆井周期、減少井下復(fù)雜、降低鉆井成本都具有重要意義。1 川渝X區(qū)塊珍珠沖段鉆頭損害特點(diǎn)鉆進(jìn)至珍珠沖段后會(huì)出現(xiàn)大量礫巖，其礫巖為石英礫，成分以石英為主（石英的摩氏硬度為7 級(jí)），礫徑為1～

10500）牙輪鉆頭的選型分析楊 全1張 智2李海洋2（1.威銳國(guó)際公司中國(guó)區(qū)（北京），北京 100025；2.西南石油大學(xué)，成都 610500）鉆頭選型的正確與否直接關(guān)系到鉆井進(jìn)度和成本的控制，所以選擇與地層和工具相匹配的鉆頭型號(hào)非常關(guān)鍵。結(jié)合地層抗壓強(qiáng)度的資料，臨井鉆井的鉆頭使用情況及磨損分析提出牙輪鉆頭的選型方案。提出初次選型要考慮地層物性參數(shù)和臨井使用鉆頭資料，根據(jù)這兩個(gè)途徑來(lái)進(jìn)行鉆頭合理化選擇；二次選型方案中重點(diǎn)分析鉆頭磨損，找出原因，為后續(xù)作業(yè)

機(jī)夾鉆頭設(shè)計(jì)新思路孔加工刀具的設(shè)計(jì)是一個(gè)需對(duì)許多技術(shù)難題進(jìn)行相互協(xié)調(diào)的復(fù)雜過(guò)程。往往是某一方面的技術(shù)難題得到解決，在另一方面往往會(huì)產(chǎn)生新的問(wèn)題。這需要協(xié)調(diào)的諸多方面，通常包括刀具壽命、加工精度和穩(wěn)定性等。刀具設(shè)計(jì)人員需要不斷地在這些變量中找出最佳的解決方案。Seco Carboloy公司生產(chǎn)的PerfoMax機(jī)夾式鉆頭系列產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程，可看出以上認(rèn)識(shí)是正確的。通過(guò)對(duì)許多技術(shù)難題進(jìn)行相互協(xié)調(diào)，設(shè)計(jì)出的新型機(jī)加式鉆頭，大大擴(kuò)展了應(yīng)用范圍。問(wèn)題是這樣的：在許多

前言目前金剛石鉆頭無(wú)論在地質(zhì)、煤炭、冶金和石油等鉆探中，仍然是提高鉆探效率的主要手段。隨著鉆井工程向深井、深海、硬巖和復(fù)雜地層的發(fā)展，給金剛石鉆頭技術(shù)研究工作者提出了更高的要求。近年來(lái)，各研究單位、高等院校和部分企業(yè)都對(duì)金剛石鉆頭投入了一定的人力和資金進(jìn)行了大量的研究工作，并與實(shí)際相結(jié)合，研制出許多新型金剛石鉆頭，解決了生產(chǎn)中的一些實(shí)際問(wèn)題。本文擬將國(guó)內(nèi)近年來(lái)研制出的幾種新型金剛石鉆頭加以介紹：2 幾種新型地質(zhì)鉆頭近年來(lái)我國(guó)地質(zhì)鉆頭的研制有了較大的發(fā)展，

00) *空氣錘鉆頭應(yīng)用研究劉權(quán)萍1,武友德1,孟英峰2,梁 紅2(1.四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,四川德陽(yáng)618000;2.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成都610500)*對(duì)空氣錘鉆頭在國(guó)外的應(yīng)用進(jìn)行了調(diào)研。在沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中,根據(jù)地層條件不同選擇不同的端面設(shè)計(jì)平底鉆頭能很好地控制井斜,平底鉆頭的鉆速是三牙輪鉆頭的3～6倍,但平底鉆頭徑向磨損嚴(yán)重,常用三牙輪進(jìn)行擴(kuò)眼。為解決鉆頭徑向磨損問(wèn)題從而發(fā)展了增強(qiáng)齒平底鉆頭,在以陡傾角而著稱的Still