貝克休斯新型保徑設(shè)計(jì)提高鉆頭造斜效率
時(shí)間：2020-05-08 13:02
來源：
作者:胡大梁
隨著頁巖氣等非常規(guī)資源的開發(fā)，水平井?dāng)?shù)量日益增多，提高水平井鉆井效率成為鉆井公司的主要目標(biāo)。針對(duì)水平井的研究發(fā)現(xiàn)，使用單彎螺桿+MWD定向鉆進(jìn)，滑動(dòng)鉆井進(jìn)尺一般占11%左右，但施工時(shí)間占總時(shí)間的45%。目前PDC鉆頭在定向鉆井中的作用主要是實(shí)現(xiàn)預(yù)期的造斜率和機(jī)械鉆速，而軌跡控制主要依靠鉆井定向工具和裝備。鉆井目的不同，鉆頭的設(shè)計(jì)思路各不相同，用于直井鉆井的PDC鉆頭具有更長(zhǎng)的保徑，以減小鉆頭磨損量，但對(duì)于定向井而言，該型號(hào)鉆頭操縱能力有限，不利于定向段的軌跡調(diào)整。
貝克休斯公司設(shè)計(jì)了一種用于PDC鉆頭的新型保徑，目的是減少鉆頭在工具面低邊的切削量，提高工具面高邊的切削量，從而增大造斜率。這種PDC鉆頭稱為AntiWalk，它在保徑段頂部設(shè)計(jì)耐磨帶，與刀翼上的切削齒之間采用較小的保徑設(shè)計(jì)，整體呈階梯式的形態(tài)，只有在達(dá)到更高的井斜才開始與地層接合，這有助于提高鉆頭的側(cè)向力，這種鉆頭設(shè)計(jì)概念類似于切削深度控制或輔助工具面控制的方式。新的保徑設(shè)計(jì)能夠提供足夠的支撐面，大間隔的保徑設(shè)計(jì)使鉆頭在初期能夠以非常低的側(cè)向力進(jìn)行側(cè)切。隨著鉆頭側(cè)向力的增加，保徑與井壁接觸面增大，側(cè)向力會(huì)逐漸趨于平穩(wěn)。配合單彎螺桿復(fù)合/滑動(dòng)鉆進(jìn)，定向性能優(yōu)于傳統(tǒng)鉆頭，可以減少頻繁的滑動(dòng)鉆井調(diào)整軌跡，有利于提高定向效率并改善井眼質(zhì)量。在室內(nèi)臺(tái)架對(duì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的鉆頭進(jìn)行測(cè)試，以建立鉆頭的鉆削和側(cè)切響應(yīng)的基礎(chǔ)規(guī)律數(shù)據(jù)，然后在鉆頭保徑頂部敷焊硬質(zhì)耐磨帶，在相同的測(cè)試巖石塊中使用相同的測(cè)試參數(shù)，使用改進(jìn)保徑的鉆頭重復(fù)測(cè)試方案?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，使用新型保徑設(shè)計(jì)的PDC鉆頭，造斜率變化范圍比常規(guī)PDC鉆頭低40-50%，從而具有更好的操控性能，有利于保持井眼平滑過渡。在美國Midland地區(qū)應(yīng)用，一趟鉆完成3300m進(jìn)尺，減少滑動(dòng)鉆井時(shí)間30%以上。
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