致密砂岩地层孕镶金刚石钻头的研制及应用
发布时间：2020-12-31 08:42
元坝气田须家河组致密砂岩地层石英含量高、研磨性强,钻进过程中容易造成钻头过早磨损,单只钻头进尺少、机械钻速低,严重影响了元坝气田的勘探开发进程。鉴于此,利用自主研制的钻凿特性测定试验装置和采集的须家河组露头岩石,开展了孕镶钻头的室内钻进特性模拟试验,得到了不同金刚石粒度和浓度参数组合对孕镶钻头整体性能的影响规律。根据孕镶金刚石参数的试验优选结果,选用40/50目和50/60目两种粒度并配以质量分数70%的金刚石,以钻头平稳钻进、长使用寿命兼顾高机械钻速为目标,研制了一种自锐性好、耐磨性强的离散化DIG259S孕镶金刚石钻头。在YB27-3H井开展的现场应用中,单只DIS259S钻头进尺104. 63 m,平均机械钻速0. 85 m/h,分别较邻井高效牙轮钻头提高了208. 83%和70. 00%,取得了显著的应用效果。该钻头的研制成功为今后元坝气田致密砂岩地层的钻井提速提供了一种有效手段。
【文章来源】：石油机械. 2020年07期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
钻凿特性测定试验装置结构示意图
图2为不同金刚石粒度和质量分数组合对孕镶金刚石钻头机械钻速的影响。从图2可以看出:当金刚石质量分数一定的条件下，随着孕镶金刚石粒度的变细，由于细粒金刚石出露低，吃入岩石的最大深度减小，加之细粒金刚石不利于岩屑排出，将会使得孕镶金刚石钻头的破岩效率和机械钻速有所降低[12-14];然而当金刚石粒度一定的条件下，随着金刚石质量分数的增大，对机械钻速的影响规律并不明显，其原因主要是金刚石质量分数对于钻头吃入岩石的最大深度和总体切削力的影响较小。针对元坝气田须家河组致密砂岩地层，为了获得较高的机械钻速，可以考虑采用30/40目或40/50目粒度，同时配以质量分数70%～80%的金刚石，以期达到良好的提速效果。图3给出了不同金刚石粒度和质量分数参数组合对孕镶金刚石钻头磨损量的影响。
图3给出了不同金刚石粒度和质量分数参数组合对孕镶金刚石钻头磨损量的影响。从图3可以看出，随着金刚石粒度变小及质量分数的增大，由于钻头工作面上出刃的金刚石颗粒数目越多，每颗金刚石承受的切削力将会明显减小[15-17]，从而有利于显著减轻金刚石的磨损，延长孕镶金刚石钻头的使用寿命。但是结合前期孕镶金刚石钻头的研制及实践经验，需要注意的是当质量分数达到一定值后，由于减小了金刚石颗粒间的距离，将会减弱基体对金刚石的包裹力，导致金刚石容易脱落，缩短孕镶金刚石钻头的寿命。综上分析，为了延长钻进致密砂岩地层的孕镶金刚石钻头使用寿命，可以采用50/60目或60/70目粒度、质量分数90%左右的金刚石。
【参考文献】：
期刊论文
[1]孕镶金刚石钻头破碎花岗岩岩屑粒径分布研究[J]. 赵小军,康鑫,潘飞飞,潘秉锁,段隆臣. 金刚石与磨料磨具工程. 2019(01)
[2]有序排布热压孕镶金刚石钻头的性能研究[J]. 张丁元,潘秉锁. 金刚石与磨料磨具工程. 2018(03)
[3]川渝地区须家河地层涡轮钻具配套孕镶金刚石钻头钻井提速技术[J]. 韩烈祥,姚建林,李伟成. 钻采工艺. 2018(03)
[4]纳米WC弥散强化孕镶金刚石钻头[J]. 刘宝昌,李思奇,韩哲,赵新哲,李闯,曹鑫. 金刚石与磨料磨具工程. 2018(02)
[5]孕镶金刚石钻头的研究与应用[J]. 蔡家品,贾美玲,梁涛,刘海龙. 钻采工艺. 2016(06)
[6]新型多重复合切削钻头的研制[J]. 杨顺辉. 石油机械. 2016(10)
[7]元坝气田超深酸性气藏钻完井关键技术[J]. 夏家祥,杨昌学,王兴忠. 天然气工业. 2016(09)
[8]元坝陆相高压致密强研磨性地层钻井提速技术[J]. 乔领良,胡大梁,肖国益. 石油钻探技术. 2015(05)
[9]新型孕镶金刚石钻头研制及试验[J]. 关舒伟. 石油钻探技术. 2015(04)
[10]一种切削-研磨型孕镶金刚石钻头的研制及应用[J]. 赵洪山,温林荣,张坤,朱孑明. 石油机械. 2014(06)
博士论文
[1]仿生耦合孕镶金刚石钻头耐磨增效机理研究[D]. 王照智.吉林大学 2017
硕士论文
[1]川东北深井超深井优快钻井关键技术研究[D]. 王朋飞.西南石油大学 2017
[2]硬质砂岩对孕镶钻头磨损实验研究[D]. 雷威威.中国石油大学(华东) 2016
[3]孕镶金刚石钻头切削力学研究[D]. 左龙.西南石油大学 2015
[4]适合坚硬地层孕镶金刚石钻头优化设计研究[D]. 王发明.中国石油大学 2009
本文编号：2949320
【文章来源】：石油机械. 2020年07期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
钻凿特性测定试验装置结构示意图
图2为不同金刚石粒度和质量分数组合对孕镶金刚石钻头机械钻速的影响。从图2可以看出:当金刚石质量分数一定的条件下，随着孕镶金刚石粒度的变细，由于细粒金刚石出露低，吃入岩石的最大深度减小，加之细粒金刚石不利于岩屑排出，将会使得孕镶金刚石钻头的破岩效率和机械钻速有所降低[12-14];然而当金刚石粒度一定的条件下，随着金刚石质量分数的增大，对机械钻速的影响规律并不明显，其原因主要是金刚石质量分数对于钻头吃入岩石的最大深度和总体切削力的影响较小。针对元坝气田须家河组致密砂岩地层，为了获得较高的机械钻速，可以考虑采用30/40目或40/50目粒度，同时配以质量分数70%～80%的金刚石，以期达到良好的提速效果。图3给出了不同金刚石粒度和质量分数参数组合对孕镶金刚石钻头磨损量的影响。
图3给出了不同金刚石粒度和质量分数参数组合对孕镶金刚石钻头磨损量的影响。从图3可以看出，随着金刚石粒度变小及质量分数的增大，由于钻头工作面上出刃的金刚石颗粒数目越多，每颗金刚石承受的切削力将会明显减小[15-17]，从而有利于显著减轻金刚石的磨损，延长孕镶金刚石钻头的使用寿命。但是结合前期孕镶金刚石钻头的研制及实践经验，需要注意的是当质量分数达到一定值后，由于减小了金刚石颗粒间的距离，将会减弱基体对金刚石的包裹力，导致金刚石容易脱落，缩短孕镶金刚石钻头的寿命。综上分析，为了延长钻进致密砂岩地层的孕镶金刚石钻头使用寿命，可以采用50/60目或60/70目粒度、质量分数90%左右的金刚石。
【参考文献】：
期刊论文
[1]孕镶金刚石钻头破碎花岗岩岩屑粒径分布研究[J]. 赵小军,康鑫,潘飞飞,潘秉锁,段隆臣. 金刚石与磨料磨具工程. 2019(01)
[2]有序排布热压孕镶金刚石钻头的性能研究[J]. 张丁元,潘秉锁. 金刚石与磨料磨具工程. 2018(03)
[3]川渝地区须家河地层涡轮钻具配套孕镶金刚石钻头钻井提速技术[J]. 韩烈祥,姚建林,李伟成. 钻采工艺. 2018(03)
[4]纳米WC弥散强化孕镶金刚石钻头[J]. 刘宝昌,李思奇,韩哲,赵新哲,李闯,曹鑫. 金刚石与磨料磨具工程. 2018(02)
[5]孕镶金刚石钻头的研究与应用[J]. 蔡家品,贾美玲,梁涛,刘海龙. 钻采工艺. 2016(06)
[6]新型多重复合切削钻头的研制[J]. 杨顺辉. 石油机械. 2016(10)
[7]元坝气田超深酸性气藏钻完井关键技术[J]. 夏家祥,杨昌学,王兴忠. 天然气工业. 2016(09)
[8]元坝陆相高压致密强研磨性地层钻井提速技术[J]. 乔领良,胡大梁,肖国益. 石油钻探技术. 2015(05)
[9]新型孕镶金刚石钻头研制及试验[J]. 关舒伟. 石油钻探技术. 2015(04)
[10]一种切削-研磨型孕镶金刚石钻头的研制及应用[J]. 赵洪山,温林荣,张坤,朱孑明. 石油机械. 2014(06)
博士论文
[1]仿生耦合孕镶金刚石钻头耐磨增效机理研究[D]. 王照智.吉林大学 2017
硕士论文
[1]川东北深井超深井优快钻井关键技术研究[D]. 王朋飞.西南石油大学 2017
[2]硬质砂岩对孕镶钻头磨损实验研究[D]. 雷威威.中国石油大学(华东) 2016
[3]孕镶金刚石钻头切削力学研究[D]. 左龙.西南石油大学 2015
[4]适合坚硬地层孕镶金刚石钻头优化设计研究[D]. 王发明.中国石油大学 2009
本文编号：2949320
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