超高温地热钻井高效耐磨PDC钻头研制及应用

发布时间：2024-03-31 02:20

　　肯尼亚地热资源富集区地层具有硬度高、研磨性高和地层温度极高等特点,钻井难度大、效率低。通过对高温地热钻井钻头破岩机理的认识,结合高研磨性地层PDC钻头设计经验,通过优化PDC切削齿结构,创新PDC"扁喷嘴"水眼结构,优选耐热耐冲击PDC复合片并突破国内脱钴技术极限,设计并研制了超高温地热耐磨PDC钻头,在现场取得了成功应用。现场应用结果表明,相比牙轮钻头平均机械钻速提高91%以上,单只PDC钻头寿命相当于6.3只牙轮钻头,有力推动了超高温地热钻井技术的进步。

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【部分图文】：

图1PDC钻头3D设计模型图

根据现场调研的钻头使用情况及高研磨性硬地层PDC钻头设计经验，设计了一种适用于?215.9mm井眼的地热钻井PDC钻头。采用5刀翼胎体式结构，保径长度:94mm，主切削齿:21枚/?19mm，规径齿:12枚/?16mm，二级后备齿:17枚/?16mm，倒划眼齿:5枚/?1....

图2PDC钻头各切削齿切削体积分布图

通过仿真分析还发现，在一个单位时间段内第11、13号齿的切削体积相对于其他齿明显偏高，而这颗齿正好位于钻头冠顶位置的外侧钻头最易受到破坏的部分，而第4和第15颗齿的切削体积又相对较小，如图2所示。后续钻头设计主要针对以上问题进行相应调整，比如通过调整这些齿的定位半径，使其各切削齿....

图3“扁喷嘴”水力结构设计

在相同的排量及泵压下，常规钻头由于喷嘴过流面积小且喷嘴数量较少，总过流面积小，因此整体喷射流速较高;对于“扁喷嘴”钻头，其有效过流面积增大，整体流速有所降低，且钻头处压耗较低，可更有效利用钻井循环系统的水力能量。而且，“扁喷嘴”对于整个刀翼的冷却清洗较为均匀，切削齿表面流速值的梯....

图4扁喷嘴介质流速云图

图3“扁喷嘴”水力结构设计3.PDC复合片优选

本文编号：3943296