江汉钻头使用技术

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1、 江汉钻头使用 与失效分析技术编写:陆忠华8 年 4 月提提 纲纲第一部分：牙轮钻头使用方法一、钻头优选技术介绍一、钻头优选技术介绍 二、牙轮钻头使用技术介绍二、牙轮钻头使用技术介绍第二部分：牙轮钻头失效分析一、2007年失效钻头简介 二、典型失效钻头案例介绍 三、IADC三牙轮钻头磨损分级方法第一部分：牙轮钻头使用方法一、钻头优选技术在旋转钻井中，钻头是破岩造孔的主要工具，它在旋转钻井中，钻头是破岩造孔的主要工具，它的质量优劣及其与地层、岩性和钻井工艺条件的适应的质量优劣及其与地层、岩性和钻井工艺条件的适应 程度，直接影响着钻井速度的高低，因而根据地层条程度，直接影响着钻井速度的高低，因而根

2、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，因而各向异性的非均质体，其品种极多且性质各异，因而 钻头选型工作面对的是一庞大而复杂的集合体。钻头选型工作面对的是一庞大而复杂的集合体。 （一（一) )经验钻头选型法经验钻头选型法本方法俗称现场钻井资料选型法本方法俗称现场钻井资料选型法, ,是是一套行之有效一套行之

3、有效 的实用方法，目前现场钻井技术人员多采用该方法选型的实用方法，目前现场钻井技术人员多采用该方法选型 。技术路线为：以现场钻井资料为基础，通过统计分技术路线为：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型。本方法具平均进尺多、平均机械钻速较高的理念选型。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有简单实用、在相同地区和相同地质层段适用性强的优点。江钻使用该方

4、法选型较多。点。江钻使用该方法选型较多。（二）参比钻头选型法（二）参比钻头选型法本方法是本方法是在经验钻头选型方法基础上，为克服在经验钻头选型方法基础上，为克服 经验钻头选型方法的上述不足，引入间接地层因素经验钻头选型方法的上述不足，引入间接地层因素 声波测井资料，使钻头选型方法向科学化方面发声波测井资料，使钻头选型方法向科学化方面发 展而研发的一种新方法。本方法之所以称之为参比展而研发的一种新方法。本方法之所以称之为参比 法，是因为最终参与钻头选型的地层参数为声波测法，是因为最终参与钻头选型的地层参数为声波测 井数据，钻头供应商获取这些数据资料后，必须经井数据，钻头供应商获取这些数据资料后，

5、必须经 与标准化钻头选型模板的数据进行比对后，才能选与标准化钻头选型模板的数据进行比对后，才能选 定和推荐出的钻头类型。江钻有该选型软件，但测定和推荐出的钻头类型。江钻有该选型软件，但测 井数据少。井数据少。（三（三) )等概钻头选型方法等概钻头选型方法技术路线为：技术路线为： 1. 1.应用试验法或预测法或检测法，获取地层可钻性级值应用试验法或预测法或检测法，获取地层可钻性级值； 2. 2.应用数理统计方法对试验获取得的岩石可钻性数据进应用数理统计方法对试验获取得的岩石可钻性数据进行统计分析，获取地层整体的量化信息并确定出各地质行统计分析，获取地层整体的量化信息并确定出各地质 层段的地层可钻

6、性代表值均值层段的地层可钻性代表值均值KdKd和标准误差和标准误差S S； 3. 3.选取各地质层段地层可钻性代表值均值选取各地质层段地层可钻性代表值均值KdKd和标准误和标准误 差差S S，应用胜利钻井院根据休斯钻速预测诺模图版编制，应用胜利钻井院根据休斯钻速预测诺模图版编制 的、以地层可钻性级值界定区间的的、以地层可钻性级值界定区间的IDACIDAC编码钻头选型编码钻头选型对照表，就可以按地层可钻性级值界定区间值的范围，对照表，就可以按地层可钻性级值界定区间值的范围， 合理选定出适应各地质层段的钻头类型。合理选定出适应各地质层段的钻头类型。（四）全层位钻进基础技术参数推荐（四）全层位钻进基

7、础技术参数推荐合理的钻头类型选择与合理的使用相配合，即配以适当的钻进技术合理的钻头类型选择与合理的使用相配合，即配以适当的钻进技术参数，才能有效的发挥其技术性能。参数，才能有效的发挥其技术性能。四川盆地钻头选钻头选 型推荐方案地 层层推荐钻头类钻头类 型剖 面可钻钻性 级别级别岩性占地层井眼直径 (mm)IADC编码编码国产产牙轮轮进进口牙轮轮侏罗罗系上沙溪庙组庙组砂岩50444.50GA535HP53A F3D311.15537G 泥岩50215.90 下沙溪庙组庙组4.719砂岩48444.50617GA535HP61A F4D311.15617LG 泥岩52215.90 千佛崖组组4.4

8、86砂岩60444.50617GA535 311.15617LG 泥岩40215.90 自流井组组5.272砂岩44444.50627GA535P62A F5311.15637G 泥岩49215.90HJ637G三叠系须须家河组组6.213砂岩71311.15637637GHP63 F57D泥岩28215.90637GH 雷口坡组组7.361碳酸盐岩81311.15727637GHP73 F7其他19215.90737G 嘉陵江组组6.602碳酸盐岩68311.15647637GF670D 其他32215.90637GH 152.40HA637 飞飞仙关组组6.443碳酸盐岩95215.906

9、47637GH 其他5152.40HA637 二叠系长兴组长兴组6.725碳酸盐岩100215.90647637G 其他0152.40HA637 龙龙潭组组4.279碳酸盐岩24215.90547HJ547GHHP54 F35A泥岩72152.40HA617 茅口组组6.691碳酸盐岩100215.9717737GH83F 其他0152.40HA637 栖霞组7.196碳酸盐岩215.9727737GHP73 F7其他152.40HA637梁山组4.366碳酸盐岩215.9547HJ547GHHP54 F35A石炭系黄龙组6.426碳酸盐岩215.9637637GHP63 F57D其他152.

10、40HA637 志留系龙马溪组4.232碳酸盐岩215.9547HJ547GHHP54 F35A其他152.40HA617 奥陶系7.093215.9717737GH83F 152.40HA637 寒武系7.79215.9737737GHP73 F7152.40HA637 震旦系7.909215.9737737G 152.40HA637通过对普光通过对普光1 1、普光、普光3 3、普光、普光5 5、普光、普光6 6四口井的完井地质报告和完井四口井的完井地质报告和完井测井数据进行分析，应用测井数据进行分析，应用“JX=VL=JX=VL=平均机械钻速平均机械钻速钻头进尺钻头进尺”的的“钻头钻头 技

11、术效益指数技术效益指数”计算法，对上述井中各种型号钻头的实钻数据计算法，对上述井中各种型号钻头的实钻数据, ,归类进行归类进行 了分地质层段和分井眼尺寸的统计分析，了分地质层段和分井眼尺寸的统计分析，利用地层级别钻头类型等概利用地层级别钻头类型等概 关系进行钻头选型。关系进行钻头选型。 （1 1）地层与岩性剖面）地层与岩性剖面: :列出普光地区全层位名称及其厚度和钻遇的岩性；列出普光地区全层位名称及其厚度和钻遇的岩性； （2 2）地层可钻性剖面与等概钻头选型推荐方案）地层可钻性剖面与等概钻头选型推荐方案: :依据地层可钻性级值界依据地层可钻性级值界 定的普光地区归类到系的全层位定的普光地区归类

12、到系的全层位IADCIADC编码钻头选型推荐方案；编码钻头选型推荐方案； （3 3）经验钻头选型方案）经验钻头选型方案: :统计分析该地区钻头使用资料，获取统计分析该地区钻头使用资料，获取660.4660.4 311.2311.2215.9215.9和和444.5+311.2+215.9444.5+311.2+215.9经验钻头选型推荐方案；经验钻头选型推荐方案； （4 4）钻井工程基础技术参数推荐数据）钻井工程基础技术参数推荐数据: :用岩石可钻性级值计算获取钻压用岩石可钻性级值计算获取钻压、转速、水功率指数和门限钻压推荐值。、转速、水功率指数和门限钻压推荐值。 （五）普光构造地层可钻性剖面

13、与钻头选型推荐方案层位井眼 尺寸钻头 型号数量进尺 m纯钻 时间h 蓬莱组660.4PC2122.0022.22 444.5GA515G193.0038.75 遂宁组660.4PC2121.003.00 444.5GA515G4433.60153.33311.2SHT22RG13.401.08上沙溪庙组660.4PC2123.103.00 444.5GA515G1143.2543.17 311.2HJ517G3360.5380.66下沙溪庙组311.2HJ517G1277.4681.58千佛崖组311.2537GK121160.83918.24自流井组311.2537G1103.2762.21

14、 须家河组311.2537GK16789.91755.27215.9HJ537GHK164.0435.67雷口坡组215.9537GK3298.99220.42BD446D1295.2658.93 嘉陵江组215.9537192.8868.92 BD446D2456.86104.07 飞仙关组215.9547GDG1143.0064.71BD435D1417.60117.25 长兴组215.9537GK5316.96202.80HMQ3842146.0130.42 龙潭组215.9617G134.0014.33各地质层段钻头型号选择结果 （六）钻头合理选择与使用注意事项（六）钻头合理选择与使用

15、注意事项1.1.应基于地层岩性和地层可钻性级别选择钻头，但在使用过程中，应基于地层岩性和地层可钻性级别选择钻头，但在使用过程中， 应根据岩性剖面类型区别对待。应根据岩性剖面类型区别对待。 2.2.应基于地层类别选择使用钻头，总体上应基于地层类别选择使用钻头，总体上PDCPDC钻头适用于软至中硬地钻头适用于软至中硬地 层。层。（1 1）对于塑性系数大的软地层，应选择大直径）对于塑性系数大的软地层，应选择大直径PDCPDC片，且齿的片，且齿的 出露高度应高的钻头，以利于提高破碎岩石效率；出露高度应高的钻头，以利于提高破碎岩石效率； （2 2）对于塑性系数小的中至中硬地层，应选择小直径）对于塑性系数

16、小的中至中硬地层，应选择小直径PDCPDC片，且齿片，且齿 出露低的钻头，以防止崩齿损坏，影响使用效果。出露低的钻头，以防止崩齿损坏，影响使用效果。 3.3.应基于钻头结构特点和钻井实际地层及岩性情况，合理选定钻进应基于钻头结构特点和钻井实际地层及岩性情况，合理选定钻进 技术参数，但应严格按钻头推荐使用的技术参数范围进行操作。技术参数，但应严格按钻头推荐使用的技术参数范围进行操作。 4.4.应基于钻进工程设计合理选择钻井方式，应对不同井深、不同井应基于钻进工程设计合理选择钻井方式，应对不同井深、不同井 型及不同井身结构区别对待：型及不同井身结构区别对待： （1 1）在深部地层施工中，建议）在深部地层施工中，建议PDCPDC钻