适用于深层硬塑性泥岩的异形齿PDC钻头设计

摘要

随着油气勘探开发向深层、深水、非常规领域发展，钻遇地层越来越复杂，其中深部泥岩地层在钻进过程中表现出极强的硬塑性特征，导致切削齿难以吃入地层、钻头机械钻速缓慢。针对硬塑性泥岩地层提速难题，开展了聚晶金刚石复合片钻头（PDC）切削齿模拟破岩试验，对比分析了多种异形齿的破岩效果。研究结果表明，弯刀齿的破岩效率最佳且兼具一定的耐用性，在胜利罗家油田硬塑性泥岩地层实现机械钻速最高提升116.4%；斧形齿和弯刀齿交错布齿钻头设计适用于砂泥互层等深部复杂地层，在准噶尔盆地永进油田实现机械钻速最高提升215.7%。讨论了硬塑性泥岩地层潜在的提速措施，建议采用“尖锐突破，平面推进，小齿密刮”的钻头设计原则，以实现高效破岩钻进。研究成果为硬塑性泥岩地层PDC钻头优化设计提供了参考。

关键词

PDC钻头 / 异形齿 / 硬塑性泥岩 / 钻井提速 / 个性化钻头设计

基金资助

国家自然科学基金重点项目“复杂结构‘井工厂’立体设计建设基础研究”（52234002）;国家自然科学基金创新研究群体项目“复杂油气井钻井与完井基础研究”（51821092）;; 北京市自然科学基金面上项目“超高钻压下PDC钻头齿在干热岩地层长寿命高效破岩机理研究”（2232060）