放大方法在PDC钻头录井中的作用_王春辉
·研究与探讨·
放大方法在PDC 钻头录井中的作用
王春辉 李忠亮 陈红梅 孙红梅 杜延宽
(辽河油田录井公司)
王春辉,李忠亮,陈红梅,孙红梅,杜延宽.放大方法在PDC 钻头录井中的作用.录井工程,2007,18(2):50～53摘 要 PDC 钻头钻进过程中,钻速快、钻时小、岩屑破碎严重、烃类物质损失大,造成在录井时岩性和油气显示难以识别、层位难以卡取。为解决以上录井难题,将钻时比例放大法、微钻时曲线对数放大法及岩屑图像放大方法应用于PDC 钻头录井中,经过试用证实,这些放大方法初步解决了上述录井难题,具有较好的效果。关键词 PDC 钻头 放大方法 层位卡取 岩性识别 油气显示识别
0 引 言
针对PDC 钻头的广泛采用给现场带来的岩屑细小、岩性及含油性难以辨识及砂泥岩钻时差异性变小的难题,笔者综合运用钻时比例放大法、微钻时曲线对数放大法、岩屑图像放大法在一定程度上解
决了上述问题,本文就此进行阐述分析。
1 放大方法在层位卡取中的应用
辽河地区使用PDC 钻头的井段主要集中在砂泥岩为主的碎屑岩地层。在砂泥岩井段,牙轮钻头钻进时,砂岩井段的钻时明显低于泥岩井段。虽然根据这一特征,可以利用钻时曲线的变化对砂泥岩
层位进行判断,从而进行层位卡取,但因使用PDC 钻头后钻时明显减小,砂泥岩钻时曲线的变化幅度不大,无法通过正常的钻时曲线进行层位卡取。因此,放大方法在层位卡取中有着非常重要的作用。1.1 钻时比例放大法
钻时比例放大法是通过放大钻时比例而使钻时差异变得明显,从而有利于进行层位卡取。通常情况下,在录井图中用1cm 刻度代表10min /m 钻时,由于PDC 钻头条件下钻速快,钻时往往小于10min /m ,有的甚至不足1min /m ,以至在录井图上很难发现钻时的细小变化。为了使钻时变化在录井图上更加容易区分,可以用1cm 刻度代表5min /m 钻时,这样钻时比例就被放大为原来的2倍,如果用
1cm 刻度代表2min /m 钻时,钻时比例就被放大为原来的5倍。依此类推,可以把比例放得更大,直到从图中可以明显区分钻时的变化。比例放大法并未改变钻时大小,只是一种起到了倍增效果的放大方法,借助于现代计算机技术轻而易举就能办到。放大钻时比例后,对层位卡取起到了一定的作用,尤其是对钻井取心的层位卡取具有良好效果。
例如SH 294井使用PDC 钻头钻进时,常规钻时曲线变化不大,不利于发现砂泥岩层位的变化,但在钻时放大4倍比例后的图中(图1),可以明显地观察到,在井段1926～1936m 、1950～1954m 、1988～1992m ,钻时曲线形态偏左,钻时小,为砂岩,而钻时曲线形态偏右的钻时大,为泥岩。通过钻时比例放大法钻时曲线形态的变化,可以很好地对砂岩层位进行卡取,比传统的钻时法的效果更好。1.2 微钻时曲线对数放大法
PDC 钻头钻速快,传统的钻时间距不能满足地层岩性识别和层位卡取的需要,为了更好地区分薄层砂泥岩,可以运用微钻时法。微钻时法是对通常情况下的录井间距进行等分,获得对薄层层位的放大效果。辽河地区的录井间距为1m ,而有的薄层厚度小于1m ,这时可以利用0.5、0.2或0.1m 间距的微钻时进行层位卡取。运用微钻时法可以对更薄的层位进行识别,进行有效的层位卡取。
表1为SH 253井部分微钻时数据,从中可以看到微钻时数值更小,有的只有0.2min 。由于微钻
王春辉 工程师,1974年生,1998年毕业于中国地质大学(武汉)石油地质专业,毕业后一直从事录井工作,现在辽河油田录井公司评价中心负责解释评价工作。通讯地址:124010辽宁盘锦市石油大街77号。电话:(0427)7833059。E -mail :pjw chh @https://www.360docs.net/doc/4c1268009.html,
·50· 录井工程 2007年6月
图1 SH294井钻时比例放大法曲线
时太小,通常情况下,微钻时法与钻时比例放大法同时使用,这样可以保证对微钻时的辨别更明显。对数曲线区分微小数值有显著的效果,根据这一特征,可以运用对数坐标绘制微钻时的对数曲线,进行微钻时曲线的放大,从而达到对微钻时的区分,最终进行层位卡取。
表1 SH253井部分微钻时数据
井深(m)0.2m微钻时
(min)
1m钻时
(min)
井深
(m)
0.2m微钻时
(min)
1m钻时
(min)
井深
(m)
0.2m微钻时
(min)
1m钻时
(min)
1360.20.4 1360.40.4
1360.60.5 1360.80.5 1361.00.5 1361.20.3 1361.40.2 1361.60.4 1361.80.3 1362.00.3 1362.20.4 1362.40.5 1362.60.3 1362.80.5 1363.00.52.3
1.5
2.3
1363.20.6
1363.40.9
1363.60.9
1363.81.0
1364.01.1
1364.20.8
1364.40.9
1364.61.0
1364.80.7
1365.00.9
1365.20.6
1365.40.8
1365.60.6
1365.80.5
1366.00.5
4.5
4.3
3.0
1366.20.5
1366.40.6
1366.60.6
1366.80.4
1367.00.4
1367.20.6
1367.40.5
1367.60.5
1367.80.6
1368.00.8
1368.21.2
1368.43.0
1368.64.0
1368.84.0
1369.03.1
2.6
3.0
15.3
·
51
·
第18卷 第2期 王春辉等:放大方法在P DC钻头录井中的作用
从图2可以看出,SH 253井正常钻时曲线变化不大,很难利用钻时曲线形态来判别砂岩,而微钻时对数曲线变化一目了然,通过微钻时对数曲线变化趋势比较容易判别微钻时的大小变化,可以进一步判别砂、泥岩相应的层位。在泥岩段曲线形态靠右
侧,砂岩段曲线形态靠左侧,与微钻时的10倍比例放大曲线十分相似。
在卡取钻井取心层位时,利用微钻时对数曲线,发现曲线形态从右向左偏移较大时,立刻停钻循环
钻井液,判别岩性后决定是否取心
。
图2 SH 253井微钻时对数放大法曲线
2 放大岩屑图像用于岩性及油气识别
与牙轮钻头比较,PDC 钻头具有较强的破碎效果,因此岩屑更加细小,给肉眼辨认造成很大困难。对岩屑进行物理放大,利用放大方法进行岩屑的岩性和油气显示识别是最有效的方法之一。
这里所说的放大方法主要是物理放大法,包括放大镜和显微镜放大法、数码相机放大法、岩屑显微录井仪放大法等。它们具有同样的原理,就是通过对岩屑进行视觉上的物理放大,形成清晰的图像,最终进行岩屑的岩性识别和油气显示识别。其中放大镜和显微镜放大方法是最简单的方法,也是现场录井中最常见的方法,不再详细阐述。以下着重介绍数码相机放大法和岩屑显微录井仪放大法。2.1 数码相机放大法
随着现代数码技术的发展,利用数码相机成像对岩屑进行物理放大成为一种可行的方法。通过数码相机成像可清晰辨认砂泥岩的形状、颜色、百分含
量、含油岩屑占岩屑和定名岩屑的百分含量,从而进行岩屑的岩性定名和油气显示识别。而且数码相机放大成像法不受区域和视野限制,对岩屑颗粒可微观观察,对整包岩屑可宏观观察,还可以对全井岩屑进行对比分层。由于计算机和网络技术逐渐普及,数码相机图像通过网络传输,还会给远离野外现场的工作人员提供及时的数据,为指导现场录井带来极大的方便。
其具体操作方法是:首先用数码相机对单包岩屑进行拍照,形成岩屑的初始图像(图3)、经过计算机处理形成清晰的放大图像(图4),还要对多包岩屑进行拍照,形成岩屑的放大对比图像,根据多包岩屑粗略分层,对单包岩屑进行成分描述,确定岩性。图3中标尺单位为毫米,图4是图3的局部放大图像,可以看出图4比图3更加清晰,更有利于进行岩屑的岩性定名。在保证清晰度的情况下,还可以扩大视域和放大的比例,这样就为岩屑的岩性识别和油气显示识别提供了良好的基础。
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52· 录井工程 2007年6月
图3 PDC 钻头岩屑初始
图
图4 PDC 钻头岩屑放大图
通过数码相机成像也可以对油气显示进行初步判定。辽河地区稠油层比较发育,通过数码放大可以对稠油岩屑(图5)形成清晰的图像,最终确定岩屑的含油级别,从而进行油气显示识别。由于稀油的油质较轻,而数码相机在荧光灯下不能形成良好的图像,通过数码放大法对稀油的油气显示识别效果不十分显著
。
图5 PDC 钻头稠油岩屑数码放大图
2.2 显微录井仪放大法
显微录井仪是新兴的岩性识别技术,也是通过放大方法进行岩性识别。由于受显微录井仪的成本和操作繁琐等因素制约,还没有在现场录井中普遍
推广,目前多用于岩心的岩性识别和油气显示识别,但其在岩屑的岩性识别和油气显示识别方面的作用不可忽视,也将是岩性识别的一种发展方向。
显微录井仪放大法的原理与数码相机一样,都
是通过对岩屑进行视觉上的物理放大,进行岩性识别和油气显示识别。和其他放大方法比较,显微录井仪有一个突出优点,就是可以联机操作。在保证清晰度和视野的情况下,可以自由移动摄像头,直到发现特征性岩屑和油气显示岩屑,而不必通过先成像再放大的繁琐过程,可以直接形成良好的放大图像,从而进行岩屑的岩性识别和油气显示识别。
3 结束语
PDC 钻头对录井造成的主要影响是岩屑微、细、小,针对这种难点,本文应用放大方法对层位卡取、岩性识别、油气显示识别进行了一些探讨,综合运用物理放大方法是当前解决这一难题的最简单、最直接、最有效的方法。在今后的录井工作中,对于其他原因造成岩屑微、细、小的情况,也应考虑正确运用放大方法解决录井面临的困难。
参 考 文 献
[1] 方锡贤,熊玉芹,牛书立.PDC 钻头录井技术方法探
讨.录井技术,2003,14(1):1～8
[2] 岳志鹏,田荣,曾俊等.PDC 钻井取心卡层方法探讨.
录井工程,2004,15(4):30～33
[3] 岳志鹏,张学平,张必强等.微间距录井法在卡煤层取
心及分层中的应用.录井工程,2005,16(4):36～39
(返修收稿日期 2007-05-15 编辑 刘树坤)
·简讯·
南堡油田:中国石油战略新的支撑点
新发现的冀东南堡油田位于河北省唐山市境内曹妃甸港区,地质上为渤海湾盆地黄骅凹陷北部的南堡凹陷,属中石油冀东油田公司勘探开发范围。据数据显示,冀东南堡油田已发现4个含油构造,基本落实三级油气地质储量(当量)10.2×109t ,其中探明储量4.0507×109t ,控制储量2.9834×109t ,预测储量2.0217×109t ,天然气地质储量折算油当量1.116×109t 。
据冀东油田副总经理常学军介绍,这个大油田具备一般油田所不具备的特点:储量规模大、油层厚度大,平均单井钻遇油层厚度达到80～100m ;单井产量高、储量丰度高,已试油的直井单井日产80～100t ,水平井单井日产200～500t ,油田储量丰度每平方公里达507×104t ;油层物性好、油品质量好、试采效果好,主要目的层埋深为1800～2800m 。
(摘自《石油商报》)
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53·第18卷 第2期 王春辉等:放大方法在P DC 钻头录井中的作用
tabase,secondly co rrecting on-site general inter pre tation& ev aluatio n cha rts by inv oking da ta of o il test database, forming inter pr etatio n&evaluation char ts of the reg io nal geolog ic interpre ting cha racteristics,lastly invoking a nd co ntrasting with offset w ell da ta and finally obtaining the interpretation&evaluation results.T his mode runs relia-bly,the coincidence rate o f interpreta tion&ev aluatio n is high,w hich can be used as an effective means of using comput-er info rmatization technique to make g as logging inter pretation &evaluatio n.
Key words:g as lo gg ing,oil test database,inte rpretatio n& ev aluatio n,cha rt,pat te rn,mode,coincidence r ate
Guo Hui,Geo lo gg ing Co mpany,Liao he Oilfield,N o.77, Shiy ou St reet,Xing lo ng tai District,Panjin City,L iao ning Pr ovence
The mud lo gging measures and show zone distinguishing under the drilling condition of nitrogen packed-in drilling fluid.X u Jinbin.Mud Logging Engineering,2007,18(2):43～45 Nitro gen packed-in drilling technology is suitable for low pressure,lo w permeability,fractured oil-g as reservo ir and the dev elo pment o f o ld oilfields,it has the adv antag es of pro tecting o il-gas zo nes,impro ving sing le well produc tiv-ity,increasing drilling pene tratio n,how ever it has cer tain effect o n mud log ging during drilling.Therefo re,setting out fro m eliminating the effect and distinguishing oil-g as show s accurately,the pape r stated the influences,the show ing features,countermeasures of mud lo gg ing,oil-g as zo ne disting uishing,the method and w ay of mud log ging co mprehensive evaluation under the conditio n o f nitro gen packed-in drilling r espectively.T he author co nsidered that the applicatio n o f ga s log ging combining with quantitativ e fluor escence,g eochemical,co nventio na l geo lo gic log ging and chlo ride ion ana ly sis fo r fo rmation wa te r w as the effec-tive way fo r ev aluating oil-g as zo ne s unde r the co ndition o f nitro gen packed-in drilling.It w as sho wn by the practical application that the method w as effectiv e and reliable for disting uishing and evalua ting oil-g as zone unde r the co ndi-tion of nit rog en packed-in drilling.
Key words:nitrogen packed-in,drilling,mud log ging,influ-ence,countermeasure,show,interpretation and evaluatio n
X u Jinbin,G eolog ging Co mpany,Liao he Oilfield,N o.77, Shiy ou Stree t,Xinlo ng tai Dist rict,P anjin City,L iao ning Pr ovince,124010,China
Spontaneous potential abnormality analysis and countermeas-ures for high resistivity zone.Ji Shuangwen.Mud Logging Engineering,2007,18(2):46～49
In v iew of the situatio n that the spontaneous potential (SP)abno rmality in some wells of Sheng li Oilfield a t hig h resistivity zo nes,such a s D ongying g r oup and membersⅠ,ⅡandⅢof Shahejie gr oup re sulted in disunity of r ock fea-ture w ith w ire line lo gg ing data and er ro rs in inter pretatio n, co mbining with on-site samples,the paper made analy sis o f SP abno rmality of high resistivity pay zo nes.T he results in-dicated that SP abno rmality fo r high resistiv ity zones co uldn′t be used to determine fo rmatio n top&bo ttom in-te rface s w ith the half amplitude point of the curv e as sand-sto ne permeable fo rmatio ns https://www.360docs.net/doc/4c1268009.html,paring with the per-meable fo rmatio n abnormality,the for med SP abno rmality is different fr om sandstone pe rmeable fo rmatio n.T here-fo re,the paper put fo rwa rd4inte rpretatio n co untermeas-ure s should be co nsidered for high resisitivity zone compre-hensive inter pretatio n methods,that is,r ee xamining a nd deciding litholog y,analy zing wireline lo gg ing curves,deter-mining stratificatio n bo undary and evalua ting reservo ir s.I t also pointed o ut that evaluating reservo ir characteristics must be combined w ith litho lo gy,the o ther wireline log ging cur ves and analy sis&test da ta,only throug h these compre-hensive analyses,can the reasonable evaluation be made out. Key words:hig h resistivity pay zo ne,SP,mud log ging,in-te rpretatio n&evaluation,oil shale,lime sto ne
Ji Shuangwen,G eolo gg ing Co mpany,Sheng li O ilfield, Dongy ing City,Shando ng P rovince,257200,China
Function of amplification method in PDC bit logging.Wang C hunhui,Li Zhongliang,C hen Ho ngmei,Sun Hongm ei and Du Y ankuan.Mud Logging Engineering,2007,18(2):50～53 During drilling with P DC bit,pene tratio n ra te w as ra p-id,drilling time was shor t,rock breaking w as serio us,the lo ss of hydro ca rbons w as g reat,w hich made it difficult to i-dentify litho log y and oil-ga s sho ws and stick ho rizo ns during mud lo gg ing.In o rder to deal with the abov e pro blems,the drilling time linea r amplifica tion,micro-drilling time curv e log arithmic amplificatio n and cutting image multiplication me tho d have been used into PDC bit mud lo gg ing.T he a p-plied results appro ved tha t these am plifying methods pre-liminarily solved the above mud log ging problem s and had the real effectiv eness.
Key words:PDC bit,amplifying method,ho rizon sticking, litho lo gy identification,o il-gas show s identifica tion
Wang C hunhui,G eolog ging Co mpany,Liao he O ilfield,N o. 77,Shiy ou Stree t,P anjin City,L iao ning P rovince, 124010,China
The wellsite application of the multi-parameter monitoring system for drilling based on a wireless sensing local network. Gao Yan,C hen Yaxi,Zhang Liangwei and Liu Zhiguo.Mud Logging Engineering,2007,18(2):54～59
Se tting o ut fro m the a spect o f adapting wellsite info r-ma tiza tion construction,the paper intro duced the multi-pa-rameter monito ring sy stem fo r drilling consisted of the wire-less sensing lo ca l ne tw o rk sy stem tha t is based o n the wire-less receiving and sending O EM module desig n of ultra-low po wer co nsumption.T he sy stem could realize the de sig n and applicatio n fo r the w ireless multi-parame te r data acqui-sition on drilling we llsite.A nd it also stated the so ftwa re and hardwar e desig ning method of the sy stem.The method
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第18卷 第1期 英文摘要
【CN109948257A】一种钻头选型方法及其装置、设备和存储介质【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910217273.4 (22)申请日 2019.03.21 (71)申请人 中海石油（中国）有限公司上海分公 司 地址 200335 上海市长宁区通协路388号 申请人 中石化海洋石油工程有限公司 (72)发明人 张海山 李乾 王涛 姜韡 施览玲 纪国栋 王宏民 (74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人 孟金喆 (51)Int.Cl. G06F 17/50(2006.01) G06K 9/62(2006.01) (54)发明名称一种钻头选型方法及其装置、设备和存储介质(57)摘要本发明公开了一种钻头选型方法及其装置、设备和存储介质，通过获取并统计一地区指定地层中所使用的至少一种钻头的使用参数以及对全部所述钻头分别进行至少一种评价运算以得到多参数评价指标值矩阵及单参数评价指标值矩阵，再分别进行规范化处理及去重处理，并赋予权重，最后依据非线性模糊优选理论计算评价指标值矩阵的综合向量，以得到对应各所述钻头的最终评价指标值。本发明能够提高钻头选型的准确性，兼顾各类钻头选型方法的优势，实现优快钻井目标，对于优选出的钻头提速效果明显，现场推广和应用前景广阔，对于钻井提速增效具 有重要意义。权利要求书3页 说明书15页 附图2页CN 109948257 A 2019.06.28 C N 109948257 A
权 利 要 求 书1/3页CN 109948257 A 1.一种钻头选型方法，其特征在于，所述方法包括： 获取并统计一地区指定地层中所使用的至少一种钻头的使用参数； 根据所述使用参数，对所述钻头分别进行至少一种评价运算以得到多参数评价指标值矩阵； 将任意一种或多种所述使用参数分别对应至各所述钻头以得到至少一个单参数评价指标值矩阵； 对所述多参数评价指标值矩阵及所述单参数评价指标值矩阵分别进行规范化处理及去重处理，得到多参数相对优属度矩阵及单参数相对优属度矩阵； 分别对所述多参数相对优属度矩阵中的各评价指标值及所述单参数相对优属度矩阵中的各评价指标值赋权重； 依据非线性模糊优选理论，分别计算对应赋权重后所述多参数相对优属度矩阵的多参数向量及对应赋权重后所述单参数相对优属度矩阵的单参数向量，组合所述多参数向量及所述单参数向量，得到综合相对优属度矩阵； 对所述综合相对优属度矩阵中的各评价指标值赋权重，并依据所述非线性模糊优选理论计算对应赋权重后所述综合相对优属度矩阵的综合向量，所述综合向量内各参数分别对应各所述钻头的最终评价指标值。 2.根据权利要求1所述的钻头选型方法，其特征在于，所述使用参数包括：使用效果参数、使用条件参数及使用成本参数； 所述使用效果参数包括：钻头进尺、机械钻速、钻进深度及钻头磨损程度中任意一种或多种； 所述使用条件参数包括：钻压、转速及泵排量中任意一种或多种； 所述使用成本参数包括：采购成本、功耗成本及维修成本中任意一种或多种。 3.根据权利要求1所述的钻头选型方法，其特征在于，对所述钻头分别进行至少一种评价运算以得到多参数评价指标值矩阵的方法之后，还包括： 对所述多参数评价指标值矩阵中各评价指标值进行修正，具体包括： 基于钻头磨损定级标准，对用于描述所述钻头的磨损程度的各参数进行相应赋值，并将各所述参数的赋值相加以得到钻头磨损特征值； 计算钻头磨损系数，钻头磨损系数＝1-钻头磨损特征值/预设常量； 利用所述钻头磨损系数对所述多参数评价指标值矩阵中各评价指标值进行修正。 4.根据权利要求3所述钻头选型方法，其特征在于，利用所述钻头磨损系数对所述多参数评价指标值矩阵中各评价指标值进行修正包括： 当所述评价指标值越大表示钻头选型越优时，令所述各评价指标值乘以所述钻头磨损系数； 或，当所述评价指标值越小表示所述钻头选型越优时，令所述各评价指标值除以所述钻头磨损系数。 5.根据权利要求1所述的钻头选型方法，其特征在于，所述评价运算的方法包括：每米钻井成本法、比能法、经济效益指数法、灰色聚类法、综合指数法、灰色关联分析法、主成分投影法、虚拟强度指数法及神经网络法中任意一种或多种。 6.根据权利要求1所述的钻头选型方法，其特征在于，对所述多参数评价指标值矩阵及 2
钻头选择和使用
钻头选择和使用 1、硬质合金钻头的选择 胶结性的砂岩、黏土亚黏土、泥岩以及风化岩层、遇水膨胀或缩径地层宜选用肋骨式硬质合金钻头或刮刀式硬质合金钻头;可钻性3-5级的中、弱研磨性地层,铁质、钙质岩层、大理岩等宜用直角薄片式钻头、单双粒钻头或品字形钻头;研磨性强、非均质较破碎、稍硬岩层,如石灰岩等宜用负前角阶梯钻头;软硬不均、破碎及研磨性强的岩层,如砾石等宜用大八角钻头;砂岩、砾岩等选用针状合金钻头。常用硬质合金取心钻头及其适用范围见表6-1。 2、金刚石钻头的选择 金刚石钻进适用于中硬以上岩层。一般聚晶金刚石、金刚石复合片、烧结体钻头适用于3~7级岩层,单晶孕镶金刚石钻头适用于5~12级完整和破碎岩层,天然表镶金刚石钻头适用于4~10级完整岩层。不同类型金刚石钻头的选用见表 6-2。
金刚石钻头主要参数及结构要素与钻头选择如下: （1）钻头唇面形状。中硬、中等研磨性的岩层,宜选用平底形唇面或圆弧形唇面;坚硬且研磨性高的岩层,可用半圆形唇面;对复杂、破碎不易取得岩心的地层,可选用阶梯底喷式唇面;坚硬、致密易出现打滑的岩层,可选用锯齿形 唇面。金刚石取心钻头唇面形状及适用地层参见表5-29。 (2)胎体硬度。岩石的研磨性越强或硬度越低,则钻头胎体的硬度应越髙；反 之,岩石的研磨性越弱或硬度越高,则钻头胎体的硬度应越低。不同岩层推荐胎体 硬度及耐磨性参见第5章表5-35。
(3)金刚石浓度。岩石硬度越高或研磨性越弱,则钻头金刚石浓度应越低;反之,岩石硬度越低或研磨性越强,则钻头金刚石浓度应越髙。人造孕镰金刚石钻头 在不同岩层推荐的金刚石浓度值参见表5-39。 (4)金刚石粒度。若石的研磨性越强,硬度越高,则要求钻头的金刚石颗粒应越 小,最好用孕镶钴头;岩石硬度越低,研磨性越弱,则要求钻头的金刚石夥粒应越 大。孕镶金刚石钻头推荐粒度参见表5-40,表镶金刚石钻头推荐粒度参见表 5-41。
牙轮钻头选型原则
牙轮钻头选型原则 (1)软地层应选择有移轴、超顶、复锥3种结构的牙轮钻头，齿应是高、宽、稀、齿尖角大的铣齿或镶齿。随着岩石硬度增大，选择钻头的上述3种结构值应相应减小，齿也应矮、窄、密，齿尖角也要相应减小。 (2)钻研磨性地层，应该选用带保径齿的镶齿钻头。当发现上一个钻头的外排齿磨圆而中间齿磨损较少时，则下一个钻头应该选用有保径齿的镶齿钻头。 (3)在易斜地层钻进时，应选用不移轴或移轴量小、无保径齿并且齿多而短的钻头；同时，在保证移轴小的前提下，所选钻头适应的地层应比所钻地层稍软一些，这样可以在较低的钻压下提高机械钻速。 (4)选用镶硬质合金齿钻头时要注意：所钻地层页岩占多数时，用楔形齿钻头；钻石灰岩地层时，使用抛物体形或双锥形齿钻头；当用高密度钻井液钻井时，使用楔形齿钻头；当所选地层中页岩成分增加或钻井液密度增大时，用偏移值大的钻头；钻石灰岩或砂岩地层，选用偏移值小的钻头；钻硬的研磨性石灰岩、燧石、石英石时，用无移轴的球齿轱斗。 (5)在软硬交错地层钻进时，一般应按其中较硬的岩石选择钻头类型，这样既在软地层中有较高的机械钻速，也能顺利地钻穿硬地层。在钻进过程中钻井参数要及时调整，在软地层钻进时，可适当降低钻压并提高转速；在硬地层钻进时可适当提高钻压并降低转速。 (6)浅井段岩石一般较软，同时起下钻所需时间较短，应选用能获得较高机械钻速的钻头；深井段地层一般较硬，起下钻时间较长，应选用有较高总进尺的钻头。 (7)在小井眼(井眼直径小于177mm)钻井中常选用单牙轮钻头，单牙轮钻头比同尺寸三牙轮钻头的牙轮、牙齿、轴径、轴承大，强度高，破岩效率高。 (8)按钻头产品目录选择钻头类型。钻头生产厂家通过大量的试验，对各型钻头的适用地层情况进行了界定，形成了钻头产品目录。根据钻头产品目录，结合所钻地层性质选择钻头类型，基本能够做到对号入座，匹配合理。表卜10为国产三牙轮钻头产品目录。 (9)由于即使是同一种岩性，其机械性能差别也很大，所以仅根据岩性按钻头产品目录来确定钻头类型是不够全面的，还应收集邻近井相同地层钻过的钻头资料及上一个钻头的磨损分析，结合本井的具体情况来选择。 (10)钻头的选型应按每米成本最低来考虑。一般以“每米成本”作为评价钻头选型是否合理的标准，其计算公式为：在保证井身质量的前提下，对于同一地层使用过的几种类型的钻头，进行每米成本比较，每米成本最低的钻头应作为选型合理的标准。
钻头选型
一、PDC钻头命名： 1、M1963钻头各字母和数字的意思？ M：胎体PDC钻头（MS：刚体PDC钻头） 19：切削齿尺寸，￠19mm（13--￠13mm，08--￠8mm） 6：刀翼数 3：冠部形状，变化范围1~9，1---冠部抛物线最长；9---冠部抛物线最短 2、FS2663的含义？ FS：刚体（FM：胎体） 2：2000系列 6：6刀翼（5：5刀翼） 6：复合片尺寸，6/8″--19mm（2：8mm；4：13mm，8：25.4mm） 3：布齿密度和位置。 3．G535的含义？ G：金系列 5：复合片尺寸：19mm（4：1/2″--13mm） 3：冠部形状：1---9：尖---平 5：布齿密度。 二、PDC钻头选择原则 1、钻头冠部形状确定原则 不同冠形PDC钻头的攻击性依次为：长抛物线型>中等抛物线型>短抛物线型；按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型如下：按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型： 岩石硬度抗压强度(psi) 冠部形状 很低硬度0-8000 长抛物线 中等硬度8000-16000 中等抛物线 高硬度16000-32000 短抛物线 ?针对软硬交错地层，采用多种抗回旋设计 2、切削齿尺寸选择原则： 岩石硬度抗压强度(psi) 切屑齿尺寸 很低硬度0-8000 19-24mm 中等硬度8000-16000 16-19mm 高硬度16000-32000 13-16mm 极高硬度32000-50000 8-13mm（超强齿） 3、布齿密度原则 岩石硬度抗压强度(psi) 布齿密度 很低硬度0-8000 低布齿密度 中等硬度8000-16000 中等布齿密度 高硬度16000-32000 高布齿密度 极高硬度32000-50000 高布齿密度(超强齿) 三、地层硬度分级 牙轮钻头机械钻速（h/m）地层硬度岩石类型抗压强度（Mpa） 111/124 15~30 很软粘土、粉砂岩、砂岩〈25
Φ311FS系列PDC钻头选型与应用
Φ311.15FS系列PDC钻头在彩南探井的选型与应用科技成果报告 钻井四公司
2007年11月25日 Φ311.15FS系列PDC钻头在彩南探井的选型与应用彩南探井地处准噶尔盆地东部五彩湾凹陷构造，临近彩南油田开发区、五彩湾气田，地表为戈壁黄泥滩。主要探明古生界石炭系（巴塔玛依内山组）的含油气情况。该构造地层较全，自下而上从石炭系（C2b）到吐古鲁群，地层分层及岩性见下表：
今年钻井四公司在该构造承钻彩54、彩55井两口预探井，为提高二开段Φ311.15井眼的钻井速度，加快油气勘探的步伐，根据地层岩性认真开展了Φ311.15FS系列PDC钻头的选型与应用，取得了一定的效果。 一、邻井牙轮钻头的使用情况 彩201井钻头使用概况 彩202井钻头使用概况
彩51井钻头使用概况 根据以上的统计表可以看出，侏罗系至二叠系地层，牙轮钻头的平均机械钻速只有3-4米/小时，由于牙轮钻头机械钻速慢严重地影响了钻井的周期。 二、彩54、彩55井Φ311.15FS系列PDC钻头的选型与应用 根据两口井邻井的实钻地层的岩性情况，经分析研究PDC钻头选型如下：
1.考虑到白垩系吐谷鲁群底部有砾石层，必须用牙轮钻穿砾石层后，再下PDC钻头，从石树沟地层到八道湾底部以上地层岩性发育较疏松，大多为泥岩及泥质粉砂岩，可选Φ311.15FS2463或Φ311.15FS2563BG。 2.PDC钻头钻到八道湾底部砾石层根据钻时的变化及时提钻，防止砾石层损坏PDC钻头，再用牙轮钻头钻穿砾石层后进入克拉玛依组20m左右，再下PDC钻头，考虑到三叠系－二叠系地层岩性较致密，且砂质泥岩、粉砂岩、砂砾岩互层多，可选Φ311.15FS2563BG 钻头，进入平地泉组中下部根据钻时可考虑Φ311.15FM3643Z钻头。 3.彩54、彩55井PDC钻头的实际使用情况和主要技术措施： 1）两口井PDC钻头使用及取得的技术指标 2）PDC钻头使用的主要技术措施 ①钻井排量：Φ160缸套双泵排量50—55 l/s，有利钻头的清
地层与钻头选型
表1-5 钻头与地层岩石对应关系表 齿系地层型 1 2 4 可钻性岩性非密封滚动轴承非密滚动空气轴承密滚动轴承 型列号式江汉休斯瑞德赛克史密江汉休斯瑞德史密江汉休斯瑞德赛克密密 司司司 钢低抗压强1 极软页岩、粘土、泥岩W11 R1 Y11 S3SJ DSJ GA114 GIX-1S11 S33SSDS 度高可钻 G114 ATX-1 1性的软地 2 泥岩、软页岩、疏松页 W121 R2 Y12 S3J DTJ S33 齿层 3 页岩、软石灰岩 W131R3 Y13 S4J DHJ GA134 S44 4 S4DJ 高抗强度 1 页岩、软石灰岩M4NJ V2J GA214 M44N 钻 2 的中硬地 2 DR5 M4 层 3 中硬岩石灰岩、砂岩、 4 板岩 钻硬半研磨1 硬质石英岩 H7 H77 3 性或或研 2 W321 R7 H7J 性地层 3 硬质砂岩、白云岩 4 镶低抗压强 1 4 度高可钻2 性极软地 3 软页岩、粘土层 层 4 齿低抗压强 1 软泥岩、软页岩、疏松砂岩 5 度高可钻2中页岩、砂岩 性极软地 3 中软石灰岩 层 4中软石灰岩 钻高抗压强 1 中地层硬页岩、石灰岩 K621 G44 G4A 6 度的中硬 2 中地层白云岩、硬灰岩、Y62JA47JA 地层 3 砂岩 G55 Y63JA 4 硬质砂岩与白云岩 半研磨性1 硬质砂岩与白云岩 7 研磨性地2硬质砂岩与白云岩、极硬燧石 层 3 极硬燧石 K732 G77Y73JA 7JA 4 极硬花岗岩 K742 半研磨 1 极硬花岗岩 头8 性研磨性2极硬花岗岩 地层 3 极硬花岗岩 K832 G99Y83JA 9JA 4 极硬花岗岩 K842
钻头怎么选 钻头选型方法【老师傅干货】
钻头怎么选_钻头选型方法【老师傅干货】 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、自动化、数字无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 钻头是机械加工中应用广泛的五金件，它用以在实体材料上钻削出通孔或盲孔，并能对已有的孔扩孔的刀具。但不同的作业环境我们选取的钻头种类也不同，常用的钻头主要有麻花钻、锪钻、中心钻和深孔钻。扩孔钻和锪钻虽不能在实体材料上钻孔，但习惯上也将它们归入钻头一类。 麻花钻是应用广的孔加工刀具。通常直径范围为0.25～80毫米。它主要由工作部分和柄部构成。工作部分有两条螺旋形的沟槽，形似麻花，因而得名。标准麻花钻的切削部分顶角为118，横刃斜角为40°～60°,后角为8°～20°。麻花钻的柄部形式有直柄和锥柄两种，加工时前者夹在钻夹头中，后者插在机床主轴或尾部的锥孔中；一般麻花钻用高速钢制造。 深孔钻通常是指加工孔深与孔径之比大于6的孔的刀具。常用的有枪钻、BTA深孔钻、喷射钻、DF深孔钻等。扩孔钻有3～4个刀齿，其刚性比麻花钻好，用于扩大已有的孔并提高加工精度和光洁度。 锪钻有较多的刀齿，以成形法将孔端加工成所需的外形，用于加工各种沉头螺钉的沉头孔，或削平孔的外端面。 中心钻供钻削轴类工件的中心孔用，它实质上是由螺旋角很小的麻花钻和锪钻复合而成，故又称复合中心钻。
模具制造业的钻削加工在几个关键要素上往往与常规钻削有所不同。首先，在不规则表面上钻孔的情况很常见；其次，该行业所用的工件材料通常比常规材料更难加工。为了成功应对这些加工特点，需要采用具有针对性的加工策略。 无论是使用可转位刀片式钻头、可换钻尖式钻头，还是整体硬质合金钻头乃至高速钢钻头，在不规则表面上钻孔或进行断续切削都有可能出现问题，这是因为加工表面越不规则，钻头挠曲变形的可能性就越大。不过，在考虑钻头挠曲变形之前，首先应该考虑选用哪种类型的钻头。答案取决于技术性和经济性两方面的考虑。 对于直径在12.7mm以下、孔深在70倍孔径（70×D）以内的孔，适合用整体硬质合金钻头加工。而在加工直径更大、孔深为5×D以内的孔时，可转位刀片式钻头往往能提供有效的解决方案。对于孔深为（5－10）×D的孔，可换钻尖式钻头则是首选刀具。对于所有这些加工，都推荐采用内冷却式钻头。 此外，还需要考虑加工的经济性。不同类型钻头的每孔加工成本存在差异。每孔加工成本会随着加工批量（钻孔数）的增加而下降。如果每孔加工成本居高不下（处于成本曲线的峰值），则表明需要选用另一种钻头或另一组刀片。每孔加工成本（即决策点）的权衡要素为孔的加工数量和加工质量，在某种程度上还包括机床和夹具。 当加工批量很小时，加工循环时间和每孔加工成本并不太重要，采用经济性较好的高速钢钻头可能就足够了。而对于批量较大的加工，整体硬质合金钻头可能更具优势，因为这种钻头虽然价格比较贵，但它可以采用更高的切削速度和更大的切削参数，从而能提供更低的每孔加工成本和更高的生产能力。 不过，对于孔径大于12.7mm、孔深在5×D以内的孔加工，可转位刀片式钻头通常可以提供的加工循环时间和每孔加工成本，这是因为其刀具材料与孔壁的接触面较小，因此产生的摩擦也较小，可以采用更高的切削速度。与高速钢钻头或整体硬质合金钻头相比，可转位刀
钻头优选和合理使用技术
钻头优选与合理使用技术 一、概述 在旋转钻井中，钻头是破岩造孔的主要工具，它的质量优劣及其与地层、岩性和它钻井工艺条件的适应程度，直接影响着钻井速度的高低，因而根据地层条件合理选择钻头类型和钻井参数，则是提高钻速、降低钻井成本地重要技术环节。在深井钻井过程中钻头要钻遇、钻穿多套地层中和多种岩石，由于岩石是具各向异性的非均质体，其品种极多且性质各异，因而从事钻头选型工作研究的石油钻井科技工作者，面对的是一庞大而复杂的集合体。故钻头类型优选方法的先进性及其所选钻头类型与地层的适用程度，从一定意义上讲制约着深井钻井速度的大幅度提高和钻井成本大幅度下降，是目前国内外钻井工程技术领域相当重视与关注的一项重要研究工作，多年来各国都在下大力,投入大量资金和众多人员进行该方面的试验与研究,以期获取行之有效且能为优质高效钻井提供技术支持的钻头选型方法。 石油勘探开发高速度与低成本目标的实现，很大程度上取决于钻井的高速度。目前国内外畅行的提高钻井速度的主要技术途径，是实施优快钻井配套技术，该项技术的核心内容是由软件技术－高水平的钻井工艺技术和硬件产品－与地层适用性强的高效钻头两部分内容组成。因而欲求获取钻井的高速度，即实现提高钻井速度、缩短建井周期的工作目的，除应在不断进行钻井工艺技术方面技术创新、研究开发外，另一重要技术途径是注重研制新型钻头和合理选择及使用钻头。 二、国内外相关钻头选型方法综述 自钻井应用于探矿工程开始至今，新型钻头研制与钻头选型工作，一直是钻井技术领域中研究的主要课题，随着钻井工艺技术的不断进步与提高，钻头选型方法在不断提高与完善，但此项工作将永远是该项技术领域中研究的主题。现将国内外有代表性的几种钻头选型方法予以归类综述。 （一)经验钻头选型法 本方法俗称现场钻井资料选型法，其提出和应用开始于钻井工程的初始阶段，后经从事石油钻井工程现场施工和科研人员几代人的不断完善提高、逐步形成为一套行之有效的实用方法，目前现场钻井技术人员多采用这一方法选择钻头类型。 本方法的技术路线梗概为：以现场钻井资料为基础，通过统计分析目标井所在地区大量的邻井实钻资料，按照各种类型钻头在相同地区、相同地质层段、相同井深条件下，其平均进尺多、平均机械钻速较高的理念选择和使用的钻头类型。本方法具有简单实用、在相同地区和相同地质层段适用性强的优点。其不足之处表现在： 1.由于统计分析资料中涵盖的钻头种类有限，其所选定的钻头类型是否为最优； 2.钻井工程的流动性较大，其选型结果受所钻地区与地层的影响较大，当地区或地层变化后，其推广应用价值和适用性就大打折扣；
钻头选型外文文献
PDC Bit Selection Through Cost Prediction Estimates Using Cross plots and Sonic Log Data Bit Optimization in Ku Wai The Optimisation of PDC Bit Selection UsingSonic Velocity Profiles Present in the Timor Se PDC Bit Selection Method Through theAnalysis of Past Bit Performance. 26 PDCBitDurability-DefiningtheRequirements, VibrationEffects, Optimization Medium,DrillingEfficienciesandInfluencesofFormationDrillability Application ofPDCBitsUsingConfinedCompressiveStrengthAnalysis DaviesR.Cumulative Rock Strength as a Quantitative Means of EvaluatingDrill Bit Selection and Emerging PDC Cutter Technology. Drillability Assessment in Deepwater Exploration Evaluation of Thermal Effects on Drillability in HPHT Wells in Niger Delta New PDC Bit Technology, Improved Drillability Analysis, and Operational Practices Improve Drilling Performance in Hard and Highly Heterogeneous Applications
钻井课设钻头选型剖析
一、江钻油用牙轮钻头型号介绍 1、钻头直径代号：用数字(整数或分数)表示，其数字表示钻头直径英寸数。 2、钻头系列代号：对于三牙轮钻头，按其轴承及密封结构主要特征，分为9 个标准系列和一个"王者之风"E系列钻头新产品。除轴承和密封外，钻头结构上比较大的改进作为特殊结构，标准系列与特殊结构或特殊结构的组合组成特殊系列。对于单牙轮钻头，钻头系列代号以“Y×”表示，“Y”指一个牙轮，“×”为设计编号，代表不同的钻头设计特征。 油用钻头系列主要有以下标准系列和新品E系列：
3、钻头分类号：分类号采用SPE/IADC 23937的规定，由三位数字组成，首位数为切削结构类别及地层系列号，第二位为地层分级号，末位数为钻头结构特征代号。 4、钻头附加结构特征代号：为了满足钻井及地层的某些特殊需要，钻头需改进或加强时，则在分类号后加附加结构特征，采用1个或多个字母表示。钻头附加结构特征代号见下表： 示例：8 1/2HJT537GL钻头 8 1/2 ：钻头直径为8.5英寸(即215.9mm)； HJT：滑动轴承金属密封、特别保径； 537：低抗压强度，软至中地层镶齿钻头； G：掌背强化； L：掌背扶正块。 油用浅井牙轮钻头
油用浅井牙轮钻头由上海江钻生产，钻头品种齐全，现有从8 1/2″ --26″的3个标准系列的近200个品种，其中8 1/2″--12 1/4″适用于2000米以上浅部地层，13 5/8″--26″可适用于极软到极硬的各类不同地层。 油用浅井牙轮钻头型号介绍 1、钻头直径代号：用数字（整数或分数）表示，其数字表示钻头直径英寸数。 2、钻头系列代号：对于三牙轮钻头，按其轴承及密封结构主要特征，分为3个标准系列。除轴承和密封外，钻头结构上比较大的改进作为特殊结构，标准系列与特殊结构或特殊结构的组合组成特殊系列。 油用浅井牙轮钻头系列： 江汉三牙轮钻头结构特点如下表：
牙轮钻头的选型及分类法
牙轮钻头的选型及分类法 （一）牙轮钻头选型的原则及应考虑的问题 (1)地层的软硬程度和研磨性。 (2)钻进井段的深浅。 (3)易斜地层。 (4)软硬交错地层。 选用的钻头对所要钻的地层是否适合，要通过实践的检验才能下结论。 对于同一地层使用过的几种类型的钻头，在保证井身质量的前提下，一般以“每米成本”作为评价钻头选型是否合理的标准。 (2)IADC牙轮钻头分类方法及编号 IADC规定，每一类钻头用四位字码进行分类及编号，各字码的意义如下： 第一位字码为系列代号，用数字1～8分别表示八个系列，表示钻头牙齿特 征及所适用的地层： 1一铣齿，低抗压强度高可钻性的软地层； 2一铣齿，高抗压强度的中到中硬地层； 3一铣齿，中等研磨性或研磨性的硬地层； 4一镶齿，低抗压强度高可钻性的软地层； 5一镶齿，低抗压强度的软到中硬地层； 6一镶齿，高抗压强度的中硬地层； 7一镶齿，中等研磨性或研磨性的硬地层； 8一镶齿，高研磨性的极硬地层。 第二位字码为岩性级别代号，用数字1～4分别表示在第一位数码表示的钻头所适用的地层中再依次从软到硬分为四个等级。
第三位字码为钻头结构特征代号，用数字1～9计九个数字表示，其中1～7表示钻头轴承及保径特征，8与9留待未来的新结构特征钻头用。1～7表示的意义如下： 1一非密封滚动轴承； 2一空气清洗、冷却，滚动轴承； 3—滚动轴承，保径； 4—滚动、密封轴承； 5一滚动、密封轴承，保径； 6一滑动、密封轴承； 7一滑动、密封轴承，保径。 第四位字码为钻头附加结构特征代号，用以表示前面三位数字无法表达的特征，用英文字母表示。目前，IADC已定义了11个特征，用下列字母表示： A一空气冷却； C一中心喷嘴； D一定向钻井； E一加长喷嘴； G一附加保径／钻头体保护； J一喷嘴偏射； R一加强焊缝(用于顿钻)； S一标准铣齿； X一楔形镶齿；。 R一圆锥形镶齿； Z一其他形状镶齿。 有些钻头，其结构可能兼有多种附加结构特征，则应选择一个主要的特征符号表示。
钻头选型
章节课题：第二章第五节钻头的选型及分类第六节钻头的合理使用 学时：4学时 教学目的：通过教学使学生掌握金刚石钻头、牙轮钻头的选型及分类。了解钻头如何合理使用及使用注意事项。 教学重点：金刚石钻头、牙轮钻头的选型及分类。钻头合理使用。 教学难点：金刚石钻头、牙轮钻头的选型 教学方法：采用讲解法、对比法、举例法、分析讲解 导入新课：在钻井过程中，影响钻进速度的因素很多，诸如钻头类型、地层、钻井参数、钻井液性能和操作等。而根据地层条件合理地选择钻头类型和钻井参数，则是提高钻速、降低钻进成本的最重要环节。在对钻头的工作原理、结构特点以及地层岩石的物理机械性能充分了解以后，就能根据邻井相同地层已钻过的钻头资料，结合本井的具体情况选择钻头，并配合以恰当的钻井参数，使之获得最好的技术经济效果。 讲授新课： 第五节钻头的选型及分类 一、金刚石钻头 （一）金刚石材料钻头的特点（（与牙轮钻头相比） (1)金刚石材料钻头是一体性钻头，可以使用高的转速，适合于和高转速的井下动力钻具一起使用，取得高的效益；在定向钻井过程中，它可以承受较大的侧向载荷而不发生井下事故，适合于定向钻井； (2)金刚石材料耐磨且寿命长，适合于深井及研磨性地层使用； (3)在地温较高的情况下，牙轮钻头的轴承密封易失效，使用金刚石材料钻头则不会出现此问题； (4)在小于165．1 mm(61/2in)的井眼钻井中，牙轮钻头的轴承由于空间尺寸的限制，强度受到影响，性能不能保证，而金刚石材料钻头则不会出现问题，因而小井眼钻井宜使用金刚石材料钻头； (5)金刚石材料钻头的钻压低于牙轮钻头，因而在钻压受到限制(如防斜钻进)的情况下应使用金刚石材料钻头； （6）金刚石材料钻头结构设计灵活，简单，能满足非标准的异形尺寸井眼的钻井需要； （7）金刚石材料钻头中的ＰＤＣ钻头是一种切削型钻头，切削齿具有自锐优点，破碎岩石时无牙轮钻头的压持作用，切削齿切削时的切削面积较大，是一种高效钻头； （8）金刚石材料钻头工作时必须保证充分的清洗与冷却； （9）金刚石材料钻头抗冲击性载荷性能较差； （10）金刚石材料钻头价格较高。 （二）金刚石材料钻头选型（适应的地层） ＴＳＰ钻头适合于在具有研磨性的中等至硬地层钻井。 ＰＤＣ钻头适用于软到中等硬度地层，但是ＰＤＣ钻头钻进的地层必须是均质地层，以避免冲击载荷，含砾石的地层不能使用ＰＤＣ钻头。 二、牙轮钻头的选型及分类法 （一）牙轮钻头选型的原则及应考虑的问题 (1)地层的软硬程度和研磨性。 (2)钻进井段的深浅。 (3)易斜地层。 (4)软硬交错地层。 选用的钻头对所要钻的地层是否适合，要通过实践的检验才能下结论。 对于同一地层使用过的几种类型的钻头，在保证井身质量的前提下，一般以“每米成本”作为评价钻头选型是否合理的标准。 （1）国产牙轮钻头型号表示方法如下
钻头选型原则及新方法介绍
钻头选型原则及新方法介绍 周春晓1,任海涛2 (1.西南石油大学应用技术学院;2.西南石油大学机电工程学院,四川成都 610500) 摘 要:钻头选型是油气钻井工程设计的重要内容,本文阐述了钻头选型的基本原理,针对岩屑测试法、测井数据解释法、通用钻头选型法和数字化钻头仿真分析法等几种钻头选型新方法进行了介绍,特别是数字化钻头仿真分析法在国内各大油田的应用获得了良好的经济及技术价值。 关键词:钻头;抗钻特性;选型原理;选型方法;仿真分析 中图分类号:T E921+.1 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)15—0072—02 目前石油钻井工程中绝大多数的钻井进尺都是由牙轮钻头和PDC 钻头完成的,钻头工作性能的好坏与地层岩石的适应性和钻井方式有着密切的关系,随着现代钻井技术的发展,给钻头技术服务提出了进一步的要求,准确的利用各种手段、方法进行钻头选型来满足钻井工程现场的实际需要,具有非常重要的实际意义。特别是2000年以来,国内外学者提出了多种钻头选型新方法,也取得了很好的应用效果[1-3]。 1 钻头选型原则 在选择钻头时所遵循的原则主要有三个方面:功能性原则,经济性原则和最小比能原则。功能性原则就是指在石油、天然气勘探开发过程中对井眼轨迹、井身质量以及钻井方法的要求的不同,对所使用的钻头提出了一些特殊的功能性要求,如定向造斜功能、稳斜功能、抗漂移性能、穿夹层性能等等。因此,钻头选型的第一原则是要满足钻井本身所需要的功能性原则。 其次,钻头选型的原则是经济性原则,该原则以每米钻井成本最小化为优化目标,综合考虑钻头成本、起下钻成本、钻机运行成本以及钻进成本等,该原则是目前钻头选型中所普遍遵循的原则。 随着各大石油公司及钻井单位把“加快油气资源勘探开发速度”作为其基本的指导思想,为高效、安全钻井,最小比能原则常常也作为钻头选型的指导原则。所谓“最小比能”是指钻头从井底地层上钻掉单位体积岩石所需要做的功达到最小,该原则作为钻头选型指导原则时可认为钻头比能越低,表明钻头的破岩效率越高,钻头使用效果也越优。 钻头在不同的地层岩石特性条件下钻进,为追求钻井效益和钻头钻进效果最优,钻头的切削结构应与地层岩石力学性质及可钻性有着良好的匹配关系。对于P DC 钻头,其冠部曲线,布齿密度,齿形以及刀翼布置等;对于牙轮钻头其齿形、移轴距、镶齿偏转角等与岩石力学参数有着良好的对应关系,所有钻头选型的依据都是围绕着地层岩石力学性质分析或钻井工况展开的。 2 PDC 钻头选型新方法介绍 岩石力学参数分析法 对岩石力学性质参数进行分析,是钻头选型的根本依据之一,特别是在新开发区块,对地质地层条件、钻头使用和钻进效果了解不充分的条件下使用地层岩石力学参数分析法进行钻头选型研究是一种较为理想的技术手段。近年来新发展起来的岩石力学参数分析法有“岩屑测试法”和“多因素测井资料解释法”等。 2.1.1 岩屑测试法 岩屑测试法是利用钻井过程中获得的井下岩屑颗粒来获得地层岩石力学性质的方法。该方法具有实验样本容易获取,操作方法简单、测试周期短、成本低等优点。 岩屑测试法的试验原理及步骤可概述如下:选择合适大小的岩屑颗粒,针对一个相对平整的表面,在一个恒定载荷作用下,用一定直径的平底圆柱体压头压入岩屑表面,并且在恒定增加的载荷下当岩屑颗粒达到第一次体积破碎所确定的最大载荷和压入深度,同时用数据采集系统获得载荷 位移曲线,最后获得岩屑的硬度和塑性系数。然后通过岩屑硬度和塑性系数与地层岩石的硬度、塑性系数、可钻性、单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、研磨性、纯剪强度(粘聚力)、内摩擦角等力学参数的关系表达式, 获得钻井地层岩石的力学参数。 图1 岩屑测试法测试设备及测试结果 2.1.2 多因素测井数据解释法 测井数据蕴含着丰富的地层地质信息,而各测井数据结果与地层岩石的抗钻特性间都具有复杂而直接或间接的联系,并且其相关性均较高,在实际的 72 内蒙古石油化工 2012年第15期 收稿日期作者简介周春晓(3),女,河南南阳人,工学硕士,助教。主要从事油气钻井地质分析及钻头优选方面的研究以及 数控技术教学工作。 2.1:2012-04-29 :198-
PDC钻头选型
PDC钻头主要用于泥岩、砂岩、以泥质胶结为主且胶结松散的小粒径砾岩、膏岩和灰岩等地层。试验统计及现场应用情况表明：对于砂、泥岩互层，当地层抗压强度低于10,000psi，泥岩成份占岩石总量的40%以上时，PDC钻头的使用效果最好。火成岩一般不适合使用PDC钻头。 根据岩石抗压强度，确定合理的PDC布齿密度 不同冠形PDC钻头的攻击性依次为：长抛物线型>中等抛物线型>短抛物线型；按照岩石硬度分类，推荐的钻头冠型如下： 岩石硬度抗压强度(psi) 冠部形状 很低硬度0 ~ 8,000 长抛物线形 中等硬度8,000 ~16,000 中等抛物线型 高硬度16,000 ~32,000 短抛物线形 普通PDC齿为了保证一定寿命，负前角一般为20°、25°、30°，钻头吃入能力差，攻击性不强。采用新型切削齿后，根据地层硬度适时调整切削齿负前角，使钻头能获得较高的机械钻速和寿命。推荐的负前角如下： 根据岩石抗压强度，选择合理的切削齿尺寸
针对山前高陡构造地层倾角大，井斜控制难的特点，选用相对较短的保径，减小钻头因与井壁接触而产生的扭矩，同时降低了保径表面积、增加了钻头保径表面的接触力，使钻头的侧向力切削能力增强，有利于井斜控制。 钻头尺寸标准保径长度短保径长度 121/4”2.5”1.5” 81/2”2”1.5” 金刚石钻头保径长度控制技术 随着金刚石钻头的广泛使用，应用于金刚石钻头上的各种技术也在不断发展，其中，金刚石钻头保径长度也在不断变化，初期由于受到应用范围的限制，钻头的保径长度一般采用标准设计的长度；但随着这几年金刚石钻头应用范围的不断扩展，如在定向井、分支井、水平井以及防斜等方面的应用，对金刚石钻头保径长度有了新的要求，根据钻头的使用环境，钻头的保径也做了相应的调整，下面就钻头保径的变化作一个比较：