青東區塊的鉆頭優選研究

【摘要】針對青東區塊地質構造的復雜特性，勝利二號平臺對于青東區塊施工經驗進行總結，通過平臺領導和技術干部反復嘗試和分析，推薦青東區塊沙四段PDC鉆頭DFS1904UM。

【關鍵詞】青東；PDC鉆頭；砂三

一、鉆頭的發展過程

鉆頭的發展經歷了刮刀鉆頭、牙輪鉆頭、PDC鉆頭幾個代表性的階段，鉆井工藝技術的每一次飛躍都推動了鉆頭技術的向前發展，鉆頭結構的改進與破巖性能的提高，也為鉆井技術的發展解決了核心問題，促進了鉆井工程質量的提高和經濟效益的增長。而且長壽命、高轉速的PDC鉆頭，結合動力鉆具輔之以頂驅復合鉆井既可以防斜又可以提高機械鉆速，是山前高陡構造等易斜地層防斜打快的優選技術之一。牙輪鉆頭能夠適應從軟到堅硬的多種地層。而PDC鉆頭還處于發展的初期階段，仍具有巨大的發展潛力，在過去的幾年間，PDC切削齒的質量和類型都發生了巨大的變化。目前PDC鉆頭的一個發展趨勢是研究高性能PDC切削齒，PDC鉆頭有著減小磨損、延長壽命、提高鉆井速度、降低鉆井成本的優勢。使用PDC鉆頭講求高效高速的鉆速，但往往在深井中得不到很好的發揮，鉆遇硬地層無法吃入地層，高轉速總感覺是在表面打轉，得不到有效扭矩。且在深井作業中，PDC鉆頭泥包問題在實際施工中也是會經常遇到的。

二、青東區塊的鉆頭選擇分析

青東32井為青東區塊一口預探井，設計井深3750m，后經甲方要求加深至3950m，青東區塊主要施工難點在沙河街組，依據青東30井的施工經驗來看，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鉆頭加馬達的鉆具組合，效果甚微，機械鉆速不到1m/h，而且泥包問題嚴重，沙四段主要以泥巖為主，多刀翼鉆頭排水槽間距小，易造成泥巖堵塞發生泥包，降低鉆頭使用效果，只能堅持用牙輪鉆頭實施高鉆壓沖擊破裂地層，使用壽命較短，且安全性不高，牙輪鉆頭的軸承承壓問題是必須要考慮的，為保證井下安全一般在使用60小時左右即起出更換鉆頭，大大降低了使用效率，增加了施工時間。平臺領導和技術干部認真進行了調查分析，及時把建議反饋給公司技術部門，最終確定采用四川深遠投產的DFS1904UM PDC鉆頭不帶螺桿的鉆具組合，進行PDC鉆頭在青東區塊沙四段的使用效果嘗試。DFS1904UM PDC鉆頭長度為0.35m，為四刀翼單排齒，水眼為6水眼（14.3*6）成規則的分布在四刀翼的底側，扣型為431，此鉆頭在沙四段為第二次入井，在砂一/二段，采用了此鉆頭帶馬達的復合鉆進，在上部地層達到了快速鉆進的效果，純鉆時間75.68h，機械鉆速11.08m/h.。為配合地質卡取心界面，在砂三段采用了牙輪鉆頭鉆進，機械鉆速1.89m/h，那在沙四段這個四刀翼的PDC鉆頭是否能經得住考驗呢？鉆進中按照中石化質量管理體系和QHSE體系標準作業，現場技術人員密切跟蹤、分析鉆頭工作狀況，根據地層特點及時調整鉆井參數，精心操作，取得了理想效果。青東32井沙四段巖性為深色泥巖，為防止鉆頭泥包，每接完一個立柱后，在鉆頭接觸井底前將排量開至正常排量后緩慢接觸井底，達到清洗鉆頭的效果；在鉆井過程中如果鉆時過慢或扭矩無明顯變化，便提離井底3～4m，高轉速甩動鉆頭，也達到一個清理鉆頭和活動鉆具以防脫壓的效果。在參數上鉆壓保持4t小鉆壓，轉速達到90～100轉高轉速，鉆進中不盲目跟壓，充分發揮PDC鉆頭的切削效果，在3100m～3442m整個沙四段使用情況良好，純鉆時間達到127.41h，機械鉆速達到2.69m/h，本井純鉆進時間203.09h，進尺1175.84m，機械鉆速5.79m/h。起出鉆頭情況基本完好，無掉齒斷齒，外徑215.5mm，要好于牙輪鉆頭在沙四段的使用情況，保證了純鉆進時間。

大膽的嘗試和合理的分析是這次PDC鉆頭成功使用的關鍵，雖然在青東30井的多次PDC鉆頭嘗試都未達到良好的使用效果，但公司各技術部門并未就此罷休，在嘗試中汲取經驗和教訓，在同一地層根據各類型PDC進行使用總結，不拘泥于以往在鉆遇硬地層時使用多刀翼小齒鉆頭的思路，進行四刀翼大齒的使用，深度研究地層特性，以科技為主導，以質量作前提，再加上精心的策劃，正確的指導，合理的施工，此次的效果嘗試，使得四刀翼PDC鉆頭在青東區塊下部地層占有了一席之地。

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