脉冲空化PDC钻头的研究及应用

摘要：

为解决现有脉冲射流钻井技术存在的脉冲发生部位离井底远、脉冲效应沿程损失大及在定向钻具组合中应用受限的问题,设计了一种脉冲空化PDC钻头.该钻头内腔设计成脉冲谐振腔结构,利用谐振腔各区域收缩面的不同,把进入的连续射流调制成脉冲射流;脉冲射流再经钻头空化喷嘴耦合,使作用于井底的脉冲效应最大化.井底流场和清岩效果分析结果表明:脉冲空化PDC钻头产生的脉冲作用对井底岩屑具有更好的翻转和运移效果,能使岩屑及时离开井底,减少重复切削;由于把脉冲发生部位置于钻头内部,离井底更近,不仅减少了脉冲效应的沿程损失,还不需要增加额外接头和专用装置等,能用于所有定向钻具组合,同时提高了钻柱的安全性.通过研究,形成了φ215.9和φ311.2 mm共2种尺寸的脉冲空化PDC钻头.在地层和钻井参数基本相同的情况下,与常规钻头相比,脉冲空化PDC钻头平均机械钻速提高30％以上.研究结果可为脉冲射流钻井提速提供理论依据.

关键词：脉冲空化射流;PDC钻头;流场分析;结构设计;机械钻速

所属期刊栏目：49

分类号：TE921(石油机械设备与自动化)

资助基金：中石化石油工程公司青年科技创新项目SG18-100Q

在线出版日期：2021-12-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：24-30,38