大齿快切PDC钻头提速研究与现场试验

摘要：

目前大于?19 mm的PDC切削齿(以下简称"超大齿")已在国外获得较好的钻井提速效果,但在国内钻井工程中尚未应用,国内PDC钻头依然采用?13～19 mm常规尺寸的切削齿.为了明确超大齿的破岩效果、耐用性及应用前景,通过理论分析、室内实验、现场试用等方法,系统开展了超大齿(?22 mm)破岩效果及耐用性研究,并在中国石化胜利油田进行了一系列的现场应用试验.研究结果表明:①与?16 mm、?19 mm等常规尺寸的切削齿相比,?22 mm PDC切削齿出刃大、吃入深,有利于产生大体积破碎,具有较好的提速潜力;②与相同基材及相同制备工艺的?16 mm PDC切削齿相比,?22 mm切削齿的耐磨性稍差,但抗齿尖冲击韧性更好;③?22 mm PDC钻头在现场试用中取得了机械钻速快(43.12 m/h)、日进尺高(820 m)的优异提速效果,并展现出足够的耐用性;④?22 mm PDC切削齿能够满足可钻性较好地层的提速需求,例如?241.3 mm、?311.2 mm、?444.5 mm等大尺寸井眼,但尚不适用于深部复杂难钻地层.随着钻井深度增加,地层压实致密,钻遇复杂岩性地层增多,超大齿的破岩效果将随之降低,此时"大齿快切"就不如"小齿密刮".结论认为,?22 mm等超大尺寸PDC切削齿在可钻性较好地层的钻井提速潜力较大,建议大力推广应用.

关键词：PDC钻头、超大齿、大齿破岩、钻井提速、破岩机理、地层适配性、耐磨性、抗冲击韧性

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分类号：TU473.1;TE21;TE921

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;中国石油大学北京科研启动基金项目;中国石油大学北京—深圳市海明润超硬破岩材料股份有限公司超硬破岩材料联合研究中心项目

在线出版日期：2022-10-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：102-110