復(fù)雜地層PDC鉆頭個(gè)性化設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究.pdf

1、論文通過巖心資料和測(cè)井資料等詳細(xì)分析研究了長(zhǎng)慶油田隆東地區(qū)地層的復(fù)雜特性，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)地層軟硬懸殊，硬夾層多，可鉆性差，是導(dǎo)致常規(guī)PDC鉆頭難以在該地區(qū)有效應(yīng)用的重要原因。在分析長(zhǎng)慶油田PDC鉆頭早期損壞現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了PDC鉆頭的損壞機(jī)理；研究了PDC鉆頭在井底的渦動(dòng)規(guī)律、建立了渦動(dòng)方程，為PDC鉆頭的抗渦動(dòng)設(shè)計(jì)建立了基礎(chǔ)；研究了PDC鉆頭設(shè)計(jì)理論，提出了采用抗硬夾層的雙重保護(hù)切削結(jié)構(gòu)和從鉆頭的冠部形狀、刀翼的合理布置和力平衡優(yōu)

2、化布齒三個(gè)方面進(jìn)行抗渦動(dòng)的PDC鉆頭設(shè)計(jì)方法，以及以0漂移趨勢(shì)為原則確定PDC鉆頭內(nèi)錐高度和冠頂高度的定向鉆進(jìn)PDC鉆頭設(shè)計(jì)方法。 在理論研究的基礎(chǔ)上，編制了相應(yīng)的PDC鉆頭三維可視化設(shè)計(jì)計(jì)算程序，針對(duì)長(zhǎng)慶油田隆東復(fù)雜地層進(jìn)行了PDC鉆頭的個(gè)性化設(shè)計(jì)，并成功制造出四種針對(duì)該地區(qū)特點(diǎn)的PDC鉆頭。為配合PDC鉆頭應(yīng)用，論文還系統(tǒng)研究了PDC鉆頭的應(yīng)用技術(shù)，提出了PDC鉆頭、單彎螺桿、短鉆鋌和穩(wěn)定器“四合一鉆具”組合結(jié)構(gòu)。應(yīng)用實(shí)踐證

3、明，該鉆具結(jié)構(gòu)既利用了單彎螺桿的滑動(dòng)可調(diào)能力，又實(shí)現(xiàn)了雙穩(wěn)定器剛性鉆具結(jié)構(gòu)的穩(wěn)方位效果，還充分發(fā)揮了PDC鉆頭的快速鉆進(jìn)優(yōu)勢(shì)，能夠滿足直井段防斜、定向造斜、復(fù)合調(diào)整和穩(wěn)斜穩(wěn)方位的軌跡控制要求。 利用本論文個(gè)性化設(shè)計(jì)的四種類型的PDC鉆頭進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，順利鉆穿了隆東地區(qū)復(fù)雜的安定、直羅地層，與本地區(qū)牙輪鉆頭相比，明顯提高了機(jī)械鉆速和鉆頭進(jìn)尺，使PDC鉆頭在長(zhǎng)慶油田的應(yīng)用取得突破，為PDC鉆頭在長(zhǎng)慶油田推廣應(yīng)用提供了理論和技術(shù)