復雜地層PDC鉆頭個性化設計及應用研究.pdf

1、論文通過巖心資料和測井資料等詳細分析研究了長慶油田隆東地區(qū)地層的復雜特性，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)地層軟硬懸殊，硬夾層多，可鉆性差，是導致常規(guī)PDC鉆頭難以在該地區(qū)有效應用的重要原因。在分析長慶油田PDC鉆頭早期損壞現(xiàn)象的基礎上，系統(tǒng)研究了PDC鉆頭的損壞機理；研究了PDC鉆頭在井底的渦動規(guī)律、建立了渦動方程，為PDC鉆頭的抗渦動設計建立了基礎；研究了PDC鉆頭設計理論，提出了采用抗硬夾層的雙重保護切削結構和從鉆頭的冠部形狀、刀翼的合理布置和力平衡優(yōu)

2、化布齒三個方面進行抗渦動的PDC鉆頭設計方法，以及以0漂移趨勢為原則確定PDC鉆頭內錐高度和冠頂高度的定向鉆進PDC鉆頭設計方法。 在理論研究的基礎上，編制了相應的PDC鉆頭三維可視化設計計算程序，針對長慶油田隆東復雜地層進行了PDC鉆頭的個性化設計，并成功制造出四種針對該地區(qū)特點的PDC鉆頭。為配合PDC鉆頭應用，論文還系統(tǒng)研究了PDC鉆頭的應用技術，提出了PDC鉆頭、單彎螺桿、短鉆鋌和穩(wěn)定器“四合一鉆具”組合結構。應用實踐證

3、明，該鉆具結構既利用了單彎螺桿的滑動可調能力，又實現(xiàn)了雙穩(wěn)定器剛性鉆具結構的穩(wěn)方位效果，還充分發(fā)揮了PDC鉆頭的快速鉆進優(yōu)勢，能夠滿足直井段防斜、定向造斜、復合調整和穩(wěn)斜穩(wěn)方位的軌跡控制要求。 利用本論文個性化設計的四種類型的PDC鉆頭進行了現(xiàn)場應用實驗，順利鉆穿了隆東地區(qū)復雜的安定、直羅地層，與本地區(qū)牙輪鉆頭相比，明顯提高了機械鉆速和鉆頭進尺，使PDC鉆頭在長慶油田的應用取得突破，為PDC鉆頭在長慶油田推廣應用提供了理論和技術