PDC钻头钻进的岩石可钻性研究.pdf

年第卷石油大学学报自然科学版
第期秒‘歹, 。
钻头钻进的岩石可钻性研究
邹德永尹宏锦
开发系
摘要用微型试脸钻头模拟全尺寸钻头的切削破岩方式在岩样上钻
孔, 浏定了石油钻井所遇地层岩心的微钻头可钻性指数研究了微
钻头可钻性指数和微牙轮钻头可钻性指数的关系研究表明, 基于牙
轮钻头钻进特点的油矿地层可钻性分级, 同样适用于钻头钻井在岩石可钻
性方面, 钻头对地层的适应性较差钻头钻进时, 存在着极限等纽值和
有效等级值当地层等级值大于机限等级值时, 其破岩效果差, 当等于或小于有效
等级值时, 效果最好
主题词钻头岩石可钻性岩心地层试验
中图法分类号
引言
钻头是近几年发展起来的一种新型钻头它以高耐磨、可自锐的聚晶金刚石片
简称复合片切削岩石, 与牙轮钻头的冲击压碎破岩方式根本不同本文用微型钻
头和微型牙轮钻头, 分别模拟切削破岩作用和冲击压碎破岩作用钻岩心, 测定其可钻性分
析基于两种不同类型钻头破岩特点的可钻性指标的关系研究钻头钻进的岩石可钻性
变化规律, 并从岩石可钻性方面讨论钻头与地层的适应性·
可钻性试验
微型钻头与试验装置
设计的微型钻头如图所示它由钢体和两片直径为
中的复合片组成, 两个复合片对称地压紧在钻头体上,
切削刃取一一℃的负前角钻头最大外径为一
微型牙轮钻头采用直径为一的标准试验钻头〔’」
试验装置为华石班型岩石可钻性测定仪一台, 停表一只
试验方法,
用微型钻头钻进岩心, 测定岩石可钻性以微型钻头在
固定的试验条件下钻进一定深度的岩孔所需要的时间作为岩样的
可钻性指数, 称为微钻头可钻性指数, 记为图微型义钻头
收稿时间一一修改稿收到时间一一
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微型钻头在岩祥上钻进的速度可以用下式表示
了评、‘
一几, ,
刀
式中为微钻速, , 为钻孔探度, 全为钻孔时间, 犯为转速, 为钻
压, 为钻头直径, 为与岩性有关的钻速系数为与岩性有关的钻压指数
由式知, 当, , 刀及固定时, 刀只与岩石综合性质有关因此, 微心钻头
可钻指标尸能够反映岩石可钻性的大小, 且稳定不变, 便于分析比较和实际应用
微钻头可钻性的测试条件由三个方面决定一是要保证钻头能吃入并切削岩石,
而不是研磨岩石二是应避免钻压过高造成切削刃的热加速磨损三是取得的可钻性
指标的分辨度要高, 并能准确地测量经过反复试验和分析计算, 确定出微钻头可钻
性的测试条件为钻压评拍转速钻孔深度一, 冷却介质为空气
为分析钻头和牙轮钻头两种可钻性指数的关系, 同时用微型牙轮钻头在每块岩样
上钻孔, 测定其微牙轮钻头可钻性指数, 记为微牙轮钻头可钻性的测试条件为钻压
转速。孔深万空气冷却
试验结果
试验中共钻了块标准岩祥和块岩心标准岩祥是指比较均质的岩样, 岩性包括
灰板岩、绿板岩、石灰岩、白云岩、大理岩等岩心取自全国六个油田的不同地区、构造、
地层、井深等, 其岩性包括泥岩、砂岩、泥砂岩