苏53块水平井PDC钻头个性化设计与实验

发布时间：2017-07-05 13:23

  本文关键词：苏53块水平井PDC钻头个性化设计与实验

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【摘要】：西北苏53区块水平井钻进过程中不同井段体现出不同的特点,其中一开、二开井段与常规井钻进相似,而三开造斜段和四开水平段钻进却与常规井有很大的区别,该地区水平井钻进中的难点也在造斜段和水平段,造斜全长500米左右,有大约300米是螺杆带动PDC钻头的滑动钻进,机械钻速非常低,是复合钻进的23%-30%左右,钻头一方面要在设计上满足造斜要求,令一方面在切削齿性能上也有很高的要求,否则单只钻头进尺很少,造成频繁起下钻,水平段全长一般为1000-1200米左右,该井段对钻头的要求与造斜段有相似之处,但是侧重却不同,因为水平段钻进中螺杆驱动的滑动钻进相对造斜段减少了,大约在20%-30%左右,只是在井斜出现变化或者调整目的层深度时候进行滑动钻进,要求钻头具备较好的稳斜能力和高的单只进尺和机械钻速。因此在该区块水平井钻进中,造斜段和水平段如何提高单只钻头进尺和机械钻速是全井提速的关键。本课题根据水平井PDC钻头设计制造技术现状,针对地层特点和水平井钻井的要求,开展了个性化水平井PDC钻头的研究。首先需要设计出适合水平钻进的PDC钻头,满足水平井钻进中对井斜控制的要求,同时通过优化钻头设计可以达到提高钻头机械钻速的目的,但是要想提高单只钻头进尺就必须对钻头的切削齿(即金刚石复合片)进行深入的研究,切削齿的寿命直接决定钻头的寿命,同时也影响钻头的机械钻速。该研究项目的攻关目标是提高水平井钻井速度,一方面是研制出适合定向用的钻头、另一方面是通过对金刚石复合片的优选达到全面提高钻头性能的目的。
【关键词】：苏53区块 水平井 PDC钻头 金刚石复合片 定向钻进
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE921.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 水平井PDC钻头研制及意义8-9
• 1.2 国内外研究水平与发展趋势9-11
• 1.3 本课题主要研究内容11-15
• 第二章 影响PDC钻头在水平井中性能的原因分析15-30
• 2.1 振动对水平井PDC钻头的影响15-17
• 2.1.1 回旋振动15-16
• 2.1.2 扭转振动16-17
• 2.2 切削齿工作角度对水平井钻头性能的影响17-18
• 2.3 冠部轮廓对水平井钻头性能的影响18-20
• 2.3.1 内锥角的影响19
• 2.3.2 外锥半径的影响19-20
• 2.4 复合片性能对水平井钻头的影响20-30
• 2.4.1 PDC复合片磨损机理20-23
• 2.4.2 常规（JZF系列）金刚石复合片存在的问题23-24
• 2.4.3 新型(JDF系列)金刚石复合片的改进和优选24-30
• 第三章 苏53区块地层特性评价及钻头设计理论30-50
• 3.1 苏里格气田概况30-32
• 3.2 苏53地区地层岩性特点32-33
• 3.3 地层可钻性评价33-36
• 3.4 水平井PDC钻头实体建模及有限元分析36-44
• 3.4.1 水平井PDC钻头井底受力分析36-37
• 3.4.2 建模及有限元分析37-38
• 3.4.3 PDC钻头不同冠部轮廓有限元分析结果38-42
• 3.4.4 不同后倾角的切削齿与岩石相互作用的有限元分析42-44
• 3.5 苏53区快水平井PDC钻头设计理论44-50
• 3.5.1 PDC钻头冠部轮廓的确定44-46
• 3.5.2 切削齿后倾角参数的设计46
• 3.5.3 双重切削结构设计46-47
• 3.5.4 力平衡抗回旋设计47
• 3.5.5 采用螺旋刀翼设计47-48
• 3.5.6 水力设计的研究48
• 3.5.7 低磨阻保径设计48-50
• 第四章 苏53区快水平井PDC钻头设计与应用50-56
• 4.1 造斜段高效PDC钻头设计与应用50-53
• 4.2 水平段高效PDC钻头设计与应用53-56
• 结论56-57
• 参考文献57-59
• 作者简介、发表文章及研究成果目录59-60
• 致谢60-61

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