致密砂巖地層孕鑲金剛石鉆頭的研制及應用
發(fā)布時間：2020-12-31 08:42
元壩氣田須家河組致密砂巖地層石英含量高、研磨性強,鉆進過程中容易造成鉆頭過早磨損,單只鉆頭進尺少、機械鉆速低,嚴重影響了元壩氣田的勘探開發(fā)進程。鑒于此,利用自主研制的鉆鑿特性測定試驗裝置和采集的須家河組露頭巖石,開展了孕鑲鉆頭的室內鉆進特性模擬試驗,得到了不同金剛石粒度和濃度參數(shù)組合對孕鑲鉆頭整體性能的影響規(guī)律。根據(jù)孕鑲金剛石參數(shù)的試驗優(yōu)選結果,選用40/50目和50/60目兩種粒度并配以質量分數(shù)70%的金剛石,以鉆頭平穩(wěn)鉆進、長使用壽命兼顧高機械鉆速為目標,研制了一種自銳性好、耐磨性強的離散化DIG259S孕鑲金剛石鉆頭。在YB27-3H井開展的現(xiàn)場應用中,單只DIS259S鉆頭進尺104. 63 m,平均機械鉆速0. 85 m/h,分別較鄰井高效牙輪鉆頭提高了208. 83%和70. 00%,取得了顯著的應用效果。該鉆頭的研制成功為今后元壩氣田致密砂巖地層的鉆井提速提供了一種有效手段。
【文章來源】：石油機械. 2020年07期 北大核心
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
鉆鑿特性測定試驗裝置結構示意圖
圖2為不同金剛石粒度和質量分數(shù)組合對孕鑲金剛石鉆頭機械鉆速的影響。從圖2可以看出:當金剛石質量分數(shù)一定的條件下，隨著孕鑲金剛石粒度的變細，由于細粒金剛石出露低，吃入巖石的最大深度減小，加之細粒金剛石不利于巖屑排出，將會使得孕鑲金剛石鉆頭的破巖效率和機械鉆速有所降低[12-14];然而當金剛石粒度一定的條件下，隨著金剛石質量分數(shù)的增大，對機械鉆速的影響規(guī)律并不明顯，其原因主要是金剛石質量分數(shù)對于鉆頭吃入巖石的最大深度和總體切削力的影響較小。針對元壩氣田須家河組致密砂巖地層，為了獲得較高的機械鉆速，可以考慮采用30/40目或40/50目粒度，同時配以質量分數(shù)70%～80%的金剛石，以期達到良好的提速效果。圖3給出了不同金剛石粒度和質量分數(shù)參數(shù)組合對孕鑲金剛石鉆頭磨損量的影響。
圖3給出了不同金剛石粒度和質量分數(shù)參數(shù)組合對孕鑲金剛石鉆頭磨損量的影響。從圖3可以看出，隨著金剛石粒度變小及質量分數(shù)的增大，由于鉆頭工作面上出刃的金剛石顆粒數(shù)目越多，每顆金剛石承受的切削力將會明顯減小[15-17]，從而有利于顯著減輕金剛石的磨損，延長孕鑲金剛石鉆頭的使用壽命。但是結合前期孕鑲金剛石鉆頭的研制及實踐經驗，需要注意的是當質量分數(shù)達到一定值后，由于減小了金剛石顆粒間的距離，將會減弱基體對金剛石的包裹力，導致金剛石容易脫落，縮短孕鑲金剛石鉆頭的壽命。綜上分析，為了延長鉆進致密砂巖地層的孕鑲金剛石鉆頭使用壽命，可以采用50/60目或60/70目粒度、質量分數(shù)90%左右的金剛石。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]孕鑲金剛石鉆頭破碎花崗巖巖屑粒徑分布研究[J]. 趙小軍,康鑫,潘飛飛,潘秉鎖,段隆臣. 金剛石與磨料磨具工程. 2019(01)
[2]有序排布熱壓孕鑲金剛石鉆頭的性能研究[J]. 張丁元,潘秉鎖. 金剛石與磨料磨具工程. 2018(03)
[3]川渝地區(qū)須家河地層渦輪鉆具配套孕鑲金剛石鉆頭鉆井提速技術[J]. 韓烈祥,姚建林,李偉成. 鉆采工藝. 2018(03)
[4]納米WC彌散強化孕鑲金剛石鉆頭[J]. 劉寶昌,李思奇,韓哲,趙新哲,李闖,曹鑫. 金剛石與磨料磨具工程. 2018(02)
[5]孕鑲金剛石鉆頭的研究與應用[J]. 蔡家品,賈美玲,梁濤,劉海龍. 鉆采工藝. 2016(06)
[6]新型多重復合切削鉆頭的研制[J]. 楊順輝. 石油機械. 2016(10)
[7]元壩氣田超深酸性氣藏鉆完井關鍵技術[J]. 夏家祥,楊昌學,王興忠. 天然氣工業(yè). 2016(09)
[8]元壩陸相高壓致密強研磨性地層鉆井提速技術[J]. 喬領良,胡大梁,肖國益. 石油鉆探技術. 2015(05)
[9]新型孕鑲金剛石鉆頭研制及試驗[J]. 關舒?zhèn)? 石油鉆探技術. 2015(04)
[10]一種切削-研磨型孕鑲金剛石鉆頭的研制及應用[J]. 趙洪山,溫林榮,張坤,朱孑明. 石油機械. 2014(06)
博士論文
[1]仿生耦合孕鑲金剛石鉆頭耐磨增效機理研究[D]. 王照智.吉林大學 2017
碩士論文
[1]川東北深井超深井優(yōu)快鉆井關鍵技術研究[D]. 王朋飛.西南石油大學 2017
[2]硬質砂巖對孕鑲鉆頭磨損實驗研究[D]. 雷威威.中國石油大學(華東) 2016
[3]孕鑲金剛石鉆頭切削力學研究[D]. 左龍.西南石油大學 2015
[4]適合堅硬地層孕鑲金剛石鉆頭優(yōu)化設計研究[D]. 王發(fā)明.中國石油大學 2009
本文編號：2949320
【文章來源】：石油機械. 2020年07期 北大核心
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
鉆鑿特性測定試驗裝置結構示意圖
圖2為不同金剛石粒度和質量分數(shù)組合對孕鑲金剛石鉆頭機械鉆速的影響。從圖2可以看出:當金剛石質量分數(shù)一定的條件下，隨著孕鑲金剛石粒度的變細，由于細粒金剛石出露低，吃入巖石的最大深度減小，加之細粒金剛石不利于巖屑排出，將會使得孕鑲金剛石鉆頭的破巖效率和機械鉆速有所降低[12-14];然而當金剛石粒度一定的條件下，隨著金剛石質量分數(shù)的增大，對機械鉆速的影響規(guī)律并不明顯，其原因主要是金剛石質量分數(shù)對于鉆頭吃入巖石的最大深度和總體切削力的影響較小。針對元壩氣田須家河組致密砂巖地層，為了獲得較高的機械鉆速，可以考慮采用30/40目或40/50目粒度，同時配以質量分數(shù)70%～80%的金剛石，以期達到良好的提速效果。圖3給出了不同金剛石粒度和質量分數(shù)參數(shù)組合對孕鑲金剛石鉆頭磨損量的影響。
圖3給出了不同金剛石粒度和質量分數(shù)參數(shù)組合對孕鑲金剛石鉆頭磨損量的影響。從圖3可以看出，隨著金剛石粒度變小及質量分數(shù)的增大，由于鉆頭工作面上出刃的金剛石顆粒數(shù)目越多，每顆金剛石承受的切削力將會明顯減小[15-17]，從而有利于顯著減輕金剛石的磨損，延長孕鑲金剛石鉆頭的使用壽命。但是結合前期孕鑲金剛石鉆頭的研制及實踐經驗，需要注意的是當質量分數(shù)達到一定值后，由于減小了金剛石顆粒間的距離，將會減弱基體對金剛石的包裹力，導致金剛石容易脫落，縮短孕鑲金剛石鉆頭的壽命。綜上分析，為了延長鉆進致密砂巖地層的孕鑲金剛石鉆頭使用壽命，可以采用50/60目或60/70目粒度、質量分數(shù)90%左右的金剛石。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]孕鑲金剛石鉆頭破碎花崗巖巖屑粒徑分布研究[J]. 趙小軍,康鑫,潘飛飛,潘秉鎖,段隆臣. 金剛石與磨料磨具工程. 2019(01)
[2]有序排布熱壓孕鑲金剛石鉆頭的性能研究[J]. 張丁元,潘秉鎖. 金剛石與磨料磨具工程. 2018(03)
[3]川渝地區(qū)須家河地層渦輪鉆具配套孕鑲金剛石鉆頭鉆井提速技術[J]. 韓烈祥,姚建林,李偉成. 鉆采工藝. 2018(03)
[4]納米WC彌散強化孕鑲金剛石鉆頭[J]. 劉寶昌,李思奇,韓哲,趙新哲,李闖,曹鑫. 金剛石與磨料磨具工程. 2018(02)
[5]孕鑲金剛石鉆頭的研究與應用[J]. 蔡家品,賈美玲,梁濤,劉海龍. 鉆采工藝. 2016(06)
[6]新型多重復合切削鉆頭的研制[J]. 楊順輝. 石油機械. 2016(10)
[7]元壩氣田超深酸性氣藏鉆完井關鍵技術[J]. 夏家祥,楊昌學,王興忠. 天然氣工業(yè). 2016(09)
[8]元壩陸相高壓致密強研磨性地層鉆井提速技術[J]. 喬領良,胡大梁,肖國益. 石油鉆探技術. 2015(05)
[9]新型孕鑲金剛石鉆頭研制及試驗[J]. 關舒?zhèn)? 石油鉆探技術. 2015(04)
[10]一種切削-研磨型孕鑲金剛石鉆頭的研制及應用[J]. 趙洪山,溫林榮,張坤,朱孑明. 石油機械. 2014(06)
博士論文
[1]仿生耦合孕鑲金剛石鉆頭耐磨增效機理研究[D]. 王照智.吉林大學 2017
碩士論文
[1]川東北深井超深井優(yōu)快鉆井關鍵技術研究[D]. 王朋飛.西南石油大學 2017
[2]硬質砂巖對孕鑲鉆頭磨損實驗研究[D]. 雷威威.中國石油大學(華東) 2016
[3]孕鑲金剛石鉆頭切削力學研究[D]. 左龍.西南石油大學 2015
[4]適合堅硬地層孕鑲金剛石鉆頭優(yōu)化設計研究[D]. 王發(fā)明.中國石油大學 2009
本文編號：2949320
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