貝克休斯新型保徑設計提高鉆頭造斜效率
時間：2020-05-08 13:02
來源：
作者:胡大梁
隨著頁巖氣等非常規資源的開發，水平井數量日益增多，提高水平井鉆井效率成為鉆井公司的主要目標。針對水平井的研究發現，使用單彎螺桿+MWD定向鉆進，滑動鉆井進尺一般占11%左右，但施工時間占總時間的45%。目前PDC鉆頭在定向鉆井中的作用主要是實現預期的造斜率和機械鉆速，而軌跡控制主要依靠鉆井定向工具和裝備。鉆井目的不同，鉆頭的設計思路各不相同，用于直井鉆井的PDC鉆頭具有更長的保徑，以減小鉆頭磨損量，但對于定向井而言，該型號鉆頭操縱能力有限，不利于定向段的軌跡調整。
貝克休斯公司設計了一種用于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，它在保徑段頂部設計耐磨帶，與刀翼上的切削齒之間采用較小的保徑設計，整體呈階梯式的形態，只有在達到更高的井斜才開始與地層接合，這有助于提高鉆頭的側向力，這種鉆頭設計概念類似于切削深度控制或輔助工具面控制的方式。新的保徑設計能夠提供足夠的支撐面，大間隔的保徑設計使鉆頭在初期能夠以非常低的側向力進行側切。隨著鉆頭側向力的增加，保徑與井壁接觸面增大，側向力會逐漸趨于平穩。配合單彎螺桿復合/滑動鉆進，定向性能優于傳統鉆頭，可以減少頻繁的滑動鉆井調整軌跡，有利于提高定向效率并改善井眼質量。在室內臺架對標準規格的鉆頭進行測試，以建立鉆頭的鉆削和側切響應的基礎規律數據，然后在鉆頭保徑頂部敷焊硬質耐磨帶，在相同的測試巖石塊中使用相同的測試參數，使用改進保徑的鉆頭重復測試方案。現場試驗表明，使用新型保徑設計的PDC鉆頭，造斜率變化范圍比常規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地區應用，一趟鉆完成3300m進尺，減少滑動鉆井時間30%以上。
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