青东区块的钻头优选研究

【摘要】针对青东区块地质构造的复杂特性，胜利二号平台对于青东区块施工经验进行总结，通过平台领导和技术干部反复尝试和分析，推荐青东区块沙四段PDC钻头DFS1904UM。

【关键词】青东；PDC钻头；砂三

一、钻头的发展过程

钻头的发展经历了刮刀钻头、牙轮钻头、PDC钻头几个代表性的阶段，钻井工艺技术的每一次飞跃都推动了钻头技术的向前发展，钻头结构的改进与破岩性能的提高，也为钻井技术的发展解决了核心问题，促进了钻井工程质量的提高和经济效益的增长。而且长寿命、高转速的PDC钻头，结合动力钻具辅之以顶驱复合钻井既可以防斜又可以提高机械钻速，是山前高陡构造等易斜地层防斜打快的优选技术之一。牙轮钻头能够适应从软到坚硬的多种地层。而PDC钻头还处于发展的初期阶段，仍具有巨大的发展潜力，在过去的几年间，PDC切削齿的质量和类型都发生了巨大的变化。目前PDC钻头的一个发展趋势是研究高性能PDC切削齿，PDC钻头有着减小磨损、延长寿命、提高钻井速度、降低钻井成本的优势。使用PDC钻头讲求高效高速的钻速，但往往在深井中得不到很好的发挥，钻遇硬地层无法吃入地层，高转速总感觉是在表面打转，得不到有效扭矩。且在深井作业中，PDC钻头泥包问题在实际施工中也是会经常遇到的。

二、青东区块的钻头选择分析

青东32井为青东区块一口预探井，设计井深3750m，后经甲方要求加深至3950m，青东区块主要施工难点在沙河街组，依据青东30井的施工经验来看，在沙四段使用五刀翼和六刀翼PDC效果都不是很理想在沙四段，采用六刀翼PDC钻头加马达的钻具组合，效果甚微，机械钻速不到1m/h，而且泥包问题严重，沙四段主要以泥岩为主，多刀翼钻头排水槽间距小，易造成泥岩堵塞发生泥包，降低钻头使用效果，只能坚持用牙轮钻头实施高钻压冲击破裂地层，使用寿命较短，且安全性不高，牙轮钻头的轴承承压问题是必须要考虑的，为保证井下安全一般在使用60小时左右即起出更换钻头，大大降低了使用效率，增加了施工时间。平台领导和技术干部认真进行了调查分析，及时把建议反馈给公司技术部门，最终确定采用四川深远投产的DFS1904UM PDC钻头不带螺杆的钻具组合，进行PDC钻头在青东区块沙四段的使用效果尝试。DFS1904UM PDC钻头长度为0.35m，为四刀翼单排齿，水眼为6水眼（14.3*6）成规则的分布在四刀翼的底侧，扣型为431，此钻头在沙四段为第二次入井，在砂一/二段，采用了此钻头带马达的复合钻进，在上部地层达到了快速钻进的效果，纯钻时间75.68h，机械钻速11.08m/h.。为配合地质卡取心界面，在砂三段采用了牙轮钻头钻进，机械钻速1.89m/h，那在沙四段这个四刀翼的PDC钻头是否能经得住考验呢？钻进中按照中石化质量管理体系和QHSE体系标准作业，现场技术人员密切跟踪、分析钻头工作状况，根据地层特点及时调整钻井参数，精心操作，取得了理想效果。青东32井沙四段岩性为深色泥岩，为防止钻头泥包，每接完一个立柱后，在钻头接触井底前将排量开至正常排量后缓慢接触井底，达到清洗钻头的效果；在钻井过程中如果钻时过慢或扭矩无明显变化，便提离井底3～4m，高转速甩动钻头，也达到一个清理钻头和活动钻具以防脱压的效果。在参数上钻压保持4t小钻压，转速达到90～100转高转速，钻进中不盲目跟压，充分发挥PDC钻头的切削效果，在3100m～3442m整个沙四段使用情况良好，纯钻时间达到127.41h，机械钻速达到2.69m/h，本井纯钻进时间203.09h，进尺1175.84m，机械钻速5.79m/h。起出钻头情况基本完好，无掉齿断齿，外径215.5mm，要好于牙轮钻头在沙四段的使用情况，保证了纯钻进时间。

大胆的尝试和合理的分析是这次PDC钻头成功使用的关键，虽然在青东30井的多次PDC钻头尝试都未达到良好的使用效果，但公司各技术部门并未就此罢休，在尝试中汲取经验和教训，在同一地层根据各类型PDC进行使用总结，不拘泥于以往在钻遇硬地层时使用多刀翼小齿钻头的思路，进行四刀翼大齿的使用，深度研究地层特性，以科技为主导，以质量作前提，再加上精心的策划，正确的指导，合理的施工，此次的效果尝试，使得四刀翼PDC钻头在青东区块下部地层占有了一席之地。

参考文献

[1]孙宁，苏义脑．钻井工程技术进展[J]. 北京：石油工业出版社，2006

[2]马华，刘修善．深井超深井钻井新技术研究与应用[J]．北京：中国石化出版社，2005

[3]陈普．钻井技术手册（钻头）[J]．北京：石油工业出版社，1992

[4]刘宇峰．参数化分析优选PDC钻头[J]．断块油气田．2009（4）

[5]陈汶滨，程浩，李斌，牛晓亮．基于邻井钻头优选算法的研究[J]．信息技术．2009（7）

[6]张辉，高德利．钻头选型通用方法研究[J]．石油大学学报（自然科学版）．2005（6）

[7]李忠慧，张春阳，楼一珊，朱亮．钻头优选新方法及其应用[J]．天然气工业．2008（12）