高效鉆頭優(yōu)選及設計-2

高效鉆頭優(yōu)選及設計西部鉆探工程有限公司二○一四年九月深井超深井鉆完井技術研討會技術優(yōu)勢與技術基礎深井高效鉆頭優(yōu)選及個性化設計鉆頭方案及應用效果匯報提綱西部鉆探服務區(qū)域覆蓋西部各大油田，針對服務區(qū)塊塔里木盆地、準噶爾盆地等區(qū)域的難鉆復雜深井、超深井縱向上巖性復雜交錯、鉆頭匹配選型難、單只鉆頭進尺少等問題，長期開展高效鉆頭優(yōu)選與設計、應用研究，且成效顯著。一、技術優(yōu)勢與技術基礎下屬專業(yè)鉆頭公司

（新疆帝陛艾斯），采用國際最新鉆頭設計技術及制造工藝、原材料技術及制造設備，具備PDC復合片研發(fā)能力，可提供定型或專項研究的PDC鉆頭設計開發(fā)及提速方案。鉆頭材料及個性化鉆頭設計鉆頭型號與地層匹配分析基于使用效果的鉆頭優(yōu)選及改進（一）地層特性分析與鉆頭選型分析軟件與手段一、技術優(yōu)勢與技術基礎鄰井實鉆情況測井數(shù)據(jù)-巖石特性參數(shù)分析地層巖石力學實驗數(shù)據(jù)地層巖石物理性能及抗鉆特性綜合評價分析一、技術優(yōu)勢與技術基礎專用鉆頭設計軟件（哈里伯頓最新版IBITS）；水力設計軟件（FLUENT）--評價鉆頭水力設計的合理性、提高鉆頭機械鉆速、防泥包性能、防止鉆頭沖蝕等綜合性能；定向井鉆頭

DXD（DesignbyDirection）軟件--評價分析其定向性能、對工具面的影響、造斜率、側鉆指標等；鉆頭仿真模擬軟件（VERICUT）--工作穩(wěn)定性、鉆硬夾層仿真、PDC齒磨損仿真、鉆頭矢量載荷、鉆頭工作狀態(tài)模擬等。（二）專業(yè)的鉆頭設計軟件與手段8年4年3年1.3年一、技術優(yōu)勢與技術基礎始終堅持開展高效鉆頭技術研究，通過改進基礎材料選型、優(yōu)化材料配方及制造設備/工藝，持續(xù)研發(fā)高抗研磨、抗沖擊和高熱穩(wěn)定性的PDC齒。平面齒Flat爪形齒Claw環(huán)爪齒RC加厚齒DRCERC超級齒0.8年1.6年1.0年0.8年持續(xù)研發(fā)中…（三）持續(xù)的PDC齒研發(fā)技術優(yōu)勢CRC齒Z3齒SPCT70SPCT82（H3齒）兩臺五軸聯(lián)動加工中心1臺六軸車銑復合加工中心；計算機輔助聯(lián)動加工（精度）；質量檢驗程序、儀器；基于SY/T5217和APISpec7的質量保證體系。一、技術優(yōu)勢與技術基礎（四）專業(yè)的鉆頭加工制造裝備與技術通過對聲波、自然伽瑪、密度和孔隙度進行分析解釋，得出巖性剖面、單軸/三軸抗壓強度、塑性值等參數(shù)，指導進行PDC鉆頭優(yōu)選與設計。二、深井高效鉆頭優(yōu)選及個性化設計（一）地層特性分析及鉆頭優(yōu)選鉆頭結構設計切削結構設計水力結構設計剖面形狀設計保徑結構設計切削齒空間結構設計刀翼數(shù)量及結構設計布齒設計水眼分布設計流道結構設計二、深井高效鉆頭優(yōu)選及個性化設計（二）高效PDC鉆頭個性化設計鉆頭磨損情況、工作狀態(tài)、水力學狀態(tài)、鉆夾層等仿真分析驗證鉆頭磨損分析鉆頭布齒分析二、深井高效鉆頭優(yōu)選及個性化設計鉆頭磨損情況仿真分析二、深井高效鉆頭優(yōu)選及個性化設計PDC鉆頭力平衡分析PDC齒切削地層仿真分析鉆頭工作狀態(tài)仿真模擬，評價優(yōu)化鉆頭工作穩(wěn)定性ft/sec應用FLUENT流體力學分析軟件，驗證評價鉆頭水力設計的合理性、綜合評價鉆頭機械鉆速、防泥包性能、防止鉆頭沖蝕等性能。二、深井高效鉆頭優(yōu)選及個性化設計鉆頭水力學設計優(yōu)化鉆頭鉆硬夾層能量分布仿真分析二、深井高效鉆頭優(yōu)選及個性化設計單個齒承擔的鉆壓（%）鉆頭旋轉圈數(shù)通過鉆頭穿夾層仿真，分析鉆頭齒能量分布情況，通過調整布齒參數(shù)、鉆頭結構參數(shù)等，減少易損齒承擔的鉆壓及扭矩，防止鉆頭齒先期破壞。鉆速斜坡仿真分析二、深井高效鉆頭優(yōu)選及個性化設計PDC齒鉆速斜坡仿真分析，驗證鉆頭在特定地層鉆進過程中PDC齒切削工作狀態(tài)，消除碳化鎢齒座部分對切削的干擾作用，用于驗證優(yōu)化設計或鉆頭使用效果評價。僅金剛石層參與切削碳化鎢齒座干擾切削二、深井高效鉆頭優(yōu)選及個性化設計（三）高效PDC鉆頭材料技術針對塔里木等地區(qū)硬地層、含礫地層及軟硬夾層、強研磨性地層鉆頭適應性差、鉆頭壽命短、鉆井速度低等等問題，研發(fā)具有高抗研磨、抗沖擊和高熱穩(wěn)定性的PDC齒，為高效PDC鉆頭研發(fā)打下基礎。

RC齒

Z3齒(CT66)H3齒(SPCT82)

超優(yōu)質SPCT82（H3）切削齒抗研磨性顯著增強花崗巖石磨損量（立方英寸）PDC齒磨損量（立方英尺）二、深井高效鉆頭優(yōu)選及個性化設計H3PDC齒長時間保持齒的鋒利ROP更快鉆進尺更多改進水力設計流線型大刀翼大排屑槽和大過流面積設計優(yōu)化水眼布局增強清潔效果防止鉆頭泥包提高ROP流體更平穩(wěn)地流過排屑槽新型表面硬化材料提高鉆頭體抗沖蝕能力提高鉆頭壽命防泥包設計防止鉆頭泥包提高鉆頭進尺提高ROPSF系列鋼體PDC鉆頭二、深井高效鉆頭優(yōu)選及個性化設計MM系列胎體PDC鉆頭H3PDC齒長時間保持齒的鋒利ROP更快，鉆進尺更多改進的胎體材料優(yōu)化的硬質合金配方降低沖蝕和磨損保證齒孔的完整性多級力平衡設計優(yōu)化布齒增強鉆頭工作穩(wěn)定性提高切削效率水力結構優(yōu)化優(yōu)化鉆頭表面的流場設計優(yōu)化水眼設計有效控制流場方向接頭長度優(yōu)化適用定向鉆井設計的鉆頭長度減少鉆頭造斜距離工作扭矩更加穩(wěn)定三、鉆頭方案及應用效果（一）山前區(qū)塊相關鉆井提速的難點問題簡介在山前的克深、大北、博孜、神木等區(qū)塊，以白堊系為目的層的大都超6000m，部分井在7000m以上，最深為克深7井（8023m）。三、鉆頭方案及應用效果（一）山前區(qū)塊相關鉆井提速的難點問題簡介6000-7000m深井：平均井深6721.91m、鉆井周期293.58d、機械鉆速2.45m/h；7000m以上深井：平均井深7290.51m、鉆井周期411.55d、機械鉆速1.96m/h。山前區(qū)域井深6000-7000m井鉆井指標情況井深超7000m井鉆井指標情況三、鉆頭方案及應用效果（一）山前區(qū)塊相關鉆井提速的難點問題簡介鹽上泥巖致密，機械鉆速低；礫石發(fā)育，鉆頭進尺少，制約鉆井速度礫石層含礫層博孜1大北104大北1大北6大北3克深7克深1克深2庫車山前地區(qū)礫石層主要集中在克拉蘇構造帶的博孜、大北、吐北地區(qū)及背斜南北冀，東南薄西北厚，區(qū)域分布廣。礫石層厚度1000-3000m不等，可鉆性差。三、鉆頭方案及應用效果礫石層段平均行程鉆速21.95m/d，平均機械鉆速0.9m/h，極大影響全井周期。井號井段m進尺實鉆Day行程鉆速m/day平均鉆速m/h起止大北10403377337711928.381.23975408511010110.5大北2020200020004445.451.9大北3010193019306330.631.3大北696116947335313.830.6吐北403220322010530.671.3克拉50137113713144.231.81630181718711170.7康村202600260012520.80.9287026207503124.191.0平均1498-3487m21.950.9井號井段m進尺實鉆Day行程鉆速m/day平均鉆速m/h起止克深10144514454333.601.4261431325182025.901.1319335863932217.860.736303731101714.430.639054050145246.040.342004350150169.380.4克深709069062339.391.6440047503502215.910.7483050722421714.240.6大北30160016006723.881.0270034507507510.000.4370039002001020.000.8克深201井產(chǎn)層巖心-致密泥巖克深201井產(chǎn)層巖心-致密石英砂巖三、鉆頭方案及應用效果（一）山前區(qū)塊相關鉆井提速的難點問題簡介鹽下白堊系致密砂泥巖地層極硬，砂質含量高，研磨性極強，可鉆性極差，鉆頭壽命短、機械鉆速低四開井：白堊系巴2段以下81/2″最優(yōu)指標鉆頭單只進尺不到30m；五開井：白堊系巴2段以下65/8″最優(yōu)指標鉆頭單只進尺不到60m。地層抗壓強度psi特點優(yōu)選原則庫車-康村組可鉆性相對較好，研磨性，發(fā)育礫石層大刀翼、強攻擊力鉆頭SF56H3,SF55H3,MM65H3吉迪克組9000-25000含礫砂巖，多套礫石層發(fā)育，軟硬交錯，研磨性強研磨性高效胎體鉆頭MM65H3蘇維依組7000-12000中硬地層，研磨性大刀翼、強攻擊力鋼體鉆頭SF55H3庫姆格列木群8000-28000地層較軟，可鉆性好；部分發(fā)育鹽間白云巖，極硬且研磨性極強SF55H3,FX55DI（鹽下段）巴什基奇克組-巴西改組16000-28000地層極硬且砂質含量高，研磨性極強，可鉆性極差布齒密度高、多刀翼、小尺寸(13mm)復合片，具有高抗研磨性和強攻擊性MM84H3三、鉆頭方案及應用效果（二）山前區(qū)塊地層可鉆性及鉆頭優(yōu)選原則三、鉆頭方案及應用效果塔里木山前構造（庫車組、康村組上部）13-1/8”SF55H3（三）DBS鉆頭應用效果情況5只6只3只5只5只4只克深2井區(qū)（含礫）大北井區(qū)（礫石層）克深1、3井區(qū)（礫石層）DBS其它DBS其它DBS其它塔里木山前構造（康村組下部、吉迪克組、蘇維依組）13-1/8”MM65H3

三、鉆頭方案及應用效果克深1、3井區(qū)大北井區(qū)克深8井區(qū)克深2井區(qū)DBS其它DBS其它DBS其它DBS其它5只6只4只3只6只9只22只17只地層中多段礫石層發(fā)育，軟硬交錯。三、鉆頭方案及應用效果塔里木山前構造（克深806井二開，庫車組中下部礫石層）17-1/2”MM65H3單只鉆頭進尺554m，是鄰井平均指標的2.63倍；節(jié)約鉆頭3只，減少3趟鉆；每米成本4349.12元，克深8003同井段每米成本5873.28元。

克深8003克深806三、鉆頭方案及應用效果塔里木山前構造（克深806井三開，康村組含礫）13-1/8”MM65H3單只鉆頭進尺1000m，機械鉆速

7.5m/h；機械鉆速達到鄰井5倍；節(jié)省5只鉆頭，減少

5趟鉆；鉆頭起出新度90%。

克深207克深205三、鉆頭方案及應用效果塔里木山前構造（克深207井）6-5/8”FX64R白堊系巴什基奇克組單只平均進尺48.75m，平均機速高于鄰井9%。

2014年上半年山前開鉆11口井；探井：克深12井、克深13井；克深9號構造3評價井：克深901、902、903；克深8號構造6開發(fā)井：克深8-3、8-4、8-6、8-8、8-10、8-11；三、鉆頭方案及應用效果（四）山前區(qū)塊鉆頭使用現(xiàn)狀（2014年井）3000m以上井段171/2”鉆頭平均指標三、鉆頭方案及應用效果（四）山前區(qū)塊鉆頭使用現(xiàn)狀（2014年井）3000m以下井段171/2”鉆頭平均指標三、鉆頭方案及應用效果（四）山前區(qū)塊鉆頭使用現(xiàn)狀（2014年井）3000m以上井段171/2”鉆頭最高指標3000m以下井段171/2”鉆頭最高指標三、鉆頭方案及應用效果（