钻头新技术详解.doc

２００２美国钻头新技术概览（三） 三、金刚石产品国际公司（ＤＰＩ）的新型ＰＤＣ钻头系列 　　　金刚石产品国际公司（ＤＰＩ）推出了一个新型系列的ＰＤＣ钻头，该公司称之为ＳｐｅｅｄＤｒｉｌｌ ＰＤＣ钻头系列，该钻头系列集ＳｐｅｅｄＲｅａｍｅｒ双中心钻头的优点和ＬｏＴｏｒｑｕｅ可操纵钻头系列的特殊功能于一身，产生出一种革命性的钻头结构，既有高的机械钻速、长的使用寿命、更好的定向控制，又经久耐用。 　　　这种ＳｐｅｅｄＤｒｉｌｌ钻头的设计是，先在井中打出一个初始领眼，留下已释放了应力的岩层再由扩眼器进行钻进。该钻头使用了两处保径结构来稳定钻头，从而减小钻头振动的阻力和钻头回旋。在这种钻头的领眼和扩眼器部分各有一个螺旋形保径结构，这样便加大了与井壁的有效接触而不会影响钻头的清洗效果，同时也在一定程度上减小了钻头排屑槽的跳动现象。 　　　为了钻得更快且效率更高，ＳｐｅｅｄＤｒｉｌｌ钻头采用了ＳｐｅｅｄＲｅａｍｅｒ的切削齿技术，随着领眼钻头对地层的钻进，它能使岩石释放应力，这样便可以使扩眼器以较小的能量有效地钻出较大的井眼，这不但能提高机械钻速，同时还能使钻出的井眼更为光滑平缓。 　　　该公司的ＬｏＴｏｒｑｕｅ技术能够在不影响钻头清洗能力的基础上实现钻头对井壁的有效接触。通过减小排屑槽的跳动，ＳｐｅｅｄＤｒｉｌｌ钻头在钻进时能够减少切削齿的损坏并提高机械钻速。其领眼钻头和扩眼器部分上的切削齿都是经过特别成形处理的，可以提高钻头的定中力并产生平缓的切削动作。这些稳定元素的有机结合使得ＳｐｅｅｄＤｒｉｌｌ钻头在定向井钻进过程中的效率更高。 　　　自这种产品被推出以后，其优良的钻井性能已在３００多次钻井应用中得到了证实，应用范围涉及到了从美国阿拉斯加北坡地区到得克萨斯州南部、从南美到北海和中东等广范围的地区。在泰国湾的钻井中，该钻头在许多井中的机械钻速都超过了１５２米／小时，在这些钻井中都不同程度地涉及到了复杂的水平井段。 　　　在委内瑞拉的一次钻井中，一只８．５英寸的ＳＤ９４４型ＳｐｅｅｄＤｒｉｌｌ钻头在６３．５小时内钻进了２７１米，平均机械钻速为４．３米／小时。而某竞争对手的一只８．５英寸的ＰＤＣ钻头在附近邻井中钻进２７１米却用了８１个小时，平均机械钻速仅为３．３５米／小时。因此，ＳｐｅｅｄＤｒｉｌｌ钻头使钻井时间缩短了１７．５个小时，将每英尺（约０．３米）钻井成本从１６７美元降低到了１０２美元。这只ＳｐｅｅｄＤｒｉｌｌ钻头从井中起出后几乎没有什么损坏，且其性能评价优良。 　　　ＤＰＩ公司于去年１０月份又对一种新型的具有特殊设计功能的ＳｐｅｅｄＤｒｉｌｌ钻头原型进行了试验，中东地区的一家钻井作业公司使用标准的ＳｐｅｅｄＤｒｉｌｌ钻头已成功地完成了多次钻井作业，这家公司提供给ＤＰＩ公司一个１２．２５英寸的井眼井段以供该公司试验其新型结构的第一个原型产品。ＤＰＩ公司的新型ＳＤ５４６Ｓ ＳｐｅｅｄＤｒｉｌｌ钻头成功地钻穿了水泥塞、套管鞋和整个１３８７米长的井段，其机械钻速比邻井其它钻头的最佳钻头性能提高７０％，为用户节省了２１．３万美元的钻井费用和４．４天的钻井时间。（完） 四、联合金刚石公司的新型ＰＤＣ钻头结构设计　 美国精密钻井公司的联合金刚石分公司推出了一种新型ＰＤＣ钻头。该公司称，这种新型钻头重新定义了ＰＤＣ钻头的设计原理和应用。　 这种新系列的钻头为ＵＤ５１３，它是在破岩动力学和分析工程学的基础上设计出来的，从而最大程度地优化了钻头性能及其钻井效率。该公司的首只ＵＤ５１３钻头曾于２０００年１０月份被用于在加拿大的班夫地层中钻井，该钻头在２７个小时内共钻了１４５４米，平均机械钻速为４７米／小时，仅在两天内便钻到了总深。自此以后，这种钻头已成功地钻进了１６００多次，其中有５６０次为定向井。　 据使用过这种钻头的用户称，ＵＤ５１３钻头的主要优点是其具有恒定的扭矩值，因而可使钻头的井下性能更为稳定。而该钻头的坚固特性又使其可以在过去ＰＤＣ钻头使用不是很成功的较硬地层中钻进。　 使用ＵＤ５１３钻头，钻井作业商能够用一只钻头在硬地层中一次钻到总深，从而节约了因起下钻更换钻头所需的钻机时间。另外，这种钻头还能在整个钻井过程中保持一致的井径，进而可节省大量的注水泥费用。　 这种ＵＤ５１３钻头在加拿大西部典型的胶结砂岩和深而致密的碳酸盐地层中都取得了成功的钻进效果，这类地层在世界上算是较为难钻的地层。以这些钻井经验为基础，联合金刚石公司目前在全球市场范围内推广这种钻头，最大程度为钻井作业者带来高质量井眼效益并节省钻井时间，目前这种钻头已被用于美国和中东地区的钻井。　 ＵＤ５１３ ＰＤＣ钻头的尺寸范围为从３７／８～１４３／４英寸，其结构特点是刀翼数目少（５刮刀），并采用了１３毫米的非平面型ＰＤＣ齿。其５个刀翼皆为螺旋型非对称