新型自振动PDC钻头研制与应用

摘要

造斜段和水平段钻进作业中存在托压严重、摩阻大和扭矩波动大等问题,无法有效施加破岩钻压,导致常规PDC钻头行程机械钻速低。采用水力振荡器、牙轮-PDC复合钻头等工具虽有一定提速效果,但因工具尺寸和安装位置受限、复合钻头井下安全等原因,仍不能满足现场钻进需求。为此,基于水锤冲击原理,设计了紧凑型结构的自振动单元。优选振动频率、振动力等关键参数,通过理论计算结合CFD数值仿真技术,研制了Φ215.9 mm新型自振动PDC钻头,其可产生直接作用于岩石的低频轴向冲击力,在云安X1井现场应用表明,应用新型自振动PDC钻头后较同井段复合钻头大钩载荷突变频次和变化幅度明显降低,有效降低了钻柱与井壁间的摩阻,进一步缓解了托压问题,平均机械钻速同比同井复合钻头和邻井常规PDC钻头分别提高了32.97%、74.50%,实现了提速降本增效。

关键词

PDC钻头 / 造斜段 / 水平段 / 托压 / 自振动