高效钻头优选及设计-2

高效钻头优选及设计西部钻探工程有限公司二○一四年九月深井超深井钻完井技术研讨会2西部钻探工程有限公司技术优势与技术基础深井高效钻头优选及个性化设计钻头方案及应用效果汇报提纲3西部钻探工程有限公司玉门油田克拉玛依油田塔里木油田吐哈油田塔河油田青海油田西南油气田长庆油田西部钻探服务区域覆盖西部各大油田，针对服务区块塔里木盆地、准噶尔盆地等区域的难钻复杂深井、超深井纵向上岩性复杂交错、钻头匹配选型难、单只钻头进尺少等问题，长期开展高效钻头优选与设计、应用研究，且成效显著。一、技术优势与技术基础下属专业钻头公司（新疆帝陛艾斯），采用国际最新钻头设计技术及制造工艺、原材料技术及制造设备，具备PDC复合片研发能力，可提供定型或专项研究的PDC钻头设计开发及提速方案。4西部钻探工程有限公司钻头材料及个性化钻头设计钻头型号与地层匹配分析基于使用效果的钻头优选及改进（一）地层特性分析与钻头选型分析软件与手段一、技术优势与技术基础邻井实钻情况测井数据-岩石特性参数分析地层岩石力学实验数据地层岩石物理性能及抗钻特性综合评价分析5西部钻探工程有限公司一、技术优势与技术基础专用钻头设计软件（哈里伯顿最新版IBITS）；水力设计软件（FLUENT）--评价钻头水力设计的合理性、提高钻头机械钻速、防泥包性能、防止钻头冲蚀等综合性能；定向井钻头DXD（DesignbyDirection）软件--评价分析其定向性能、对工具面的影响、造斜率、侧钻指标等；钻头仿真模拟软件（VERICUT）--工作稳定性、钻硬夹层仿真、PDC齿磨损仿真、钻头矢量载荷、钻头工作状态模拟等。ft/secft/sec（二）专业的钻头设计软件与手段针对特定油田区块目标地层的钻头个性化方案设计6西部钻探工程有限公司8年4年3年1.3年一、技术优势与技术基础始终坚持开展高效钻头技术研究，通过改进基础材料选型、优化材料配方及制造设备/工艺，持续研发高抗研磨、抗冲击和高热稳定性的PDC齿。平面齿Flat爪形齿Claw环爪齿RC加厚齿DRCERC超级齿0.8年1.6年1.0年0.8年持续研发中…（三）持续的PDC齿研发技术优势CRC齿Z3齿SPCT70SPCT82（H3齿）7西部钻探工程有限公司两台五轴联动加工中心1台六轴车铣复合加工中心；计算机辅助联动加工（精度）；质量检验程序、仪器；基于SY/T5217和APISpec7的质量保证体系。一、技术优势与技术基础（四）专业的钻头加工制造装备与技术8西部钻探工程有限公司通过对声波、自然伽玛、密度和孔隙度进行分析解释，得出岩性剖面、单轴/三轴抗压强度、塑性值等参数，指导进行PDC钻头优选与设计。二、深井高效钻头优选及个性化设计（一）地层特性分析及钻头优选9西部钻探工程有限公司钻头结构设计切削结构设计水力结构设计剖面形状设计保径结构设计切削齿空间结构设计刀翼数量及结构设计布齿设计水眼分布设计流道结构设计二、深井高效钻头优选及个性化设计（二）高效PDC钻头个性化设计钻头磨损情况、工作状态、水力学状态、钻夹层等仿真分析验证10西部钻探工程有限公司钻头磨损分析钻头布齿分析二、深井高效钻头优选及个性化设计钻头磨损情况仿真分析11西部钻探工程有限公司二、深井高效钻头优选及个性化设计PDC钻头力平衡分析PDC齿切削地层仿真分析钻头工作状态仿真模拟，评价优化钻头工作稳定性12西部钻探工程有限公司ft/sec应用FLUENT流体力学分析软件，验证评价钻头水力设计的合理性、综合评价钻头机械钻速、防泥包性能、防止钻头冲蚀等性能。二、深井高效钻头优选及个性化设计钻头水力学设计优化13西部钻探工程有限公司钻头钻硬夹层能量分布仿真分析二、深井高效钻头优选及个性化设计单个齿承担的钻压（%）钻头旋转圈数通过钻头穿夹层仿真，分析钻头齿能量分布情况，通过调整布齿参数、钻头结构参数等，减少易损齿承担的钻压及扭矩，防止钻头齿先期破坏。ChangePercentTorquePlot8-1/2FM36630.00.51.01.52.02.53.01357911131517192123252729313335Cutter#ChangeinPercentTorque14西部钻探工程有限公司钻速斜坡仿真分析二、深井高效钻头优选及个性化设计PDC齿钻速斜坡仿真分析，验证钻头在特定地层钻进过程中PDC齿切削工作状态，消除碳化钨齿座部分对切削的干扰作用，用于验证优化设计或钻头使用效果评价。仅金刚石层参与切削碳化钨齿座干扰切削15西部钻探工程有限公司二、深井高效钻头优选及个性化设计（三）高效PDC钻头材料技术针对塔里木等地区硬地层、含砾地层及软硬夹层、强研磨性地层钻头适应性差、钻头寿命短、钻井速度低等等问题，研发具有高抗研磨、抗冲击和高热稳定性的PDC齿，为高效PDC钻头研发打下基础。SPCT70SPCT82RCEliteSPCT66RC齿Z3齿(CT66)H3齿(SPCT82)超优质SPCT82（H3）切削齿抗研磨性显著增强花岗岩石磨损量（立方英寸）PDC齿磨损量（立方英尺）16西部钻探工程有限公司二、深井高效钻头优选及个性化设计H3PDC齿长时间保持齿的锋利ROP更快钻进尺更多改进水力设计流线型大刀翼大排屑槽和大过流面积设计优化水眼布局增强清洁效果防止钻头泥包提高ROP流体更平稳地流过排屑槽新型表面硬化材料提高钻头体抗冲蚀能力提高钻头寿命防泥包设计防止钻头泥包提高钻头进尺提高ROPSF系列钢体PDC钻头17西部钻探工程有限公司二、深井高效钻头优选及个性化设计MM系列胎体PDC钻头H3PDC齿长时间保持齿的锋利ROP更快，钻进尺更多改进的胎体材料优化的硬质合金配方降低冲蚀和磨损保证齿孔的完整性多级力平衡设计优化布齿增强钻头工作稳定性提高切削效率水力结构优化优化钻头表面的流场设计优化水眼设计有效控制流场方向接头长度优化适用定向钻井设计的钻头长度减少钻头造斜距离工作扭矩更加稳定18西部钻探工程有限公司三、钻头方案及应用效果（一）山前区块相关钻井提速的难点问题简介在山前的克深、大北、博孜、神木等区块，以白垩系为目的层的大都超6000m，部分井在7000m以上，最深为克深7井（8023m）。19西部钻探工程有限公司三、钻头方案及应用效果（一）山前区块相关钻井提速的难点问题简介6000-7000m深井：平均井深6721.91m、钻井周期293.58d、机械钻速2.45m/h；7000m以上深井：平均井深7290.51m、钻井周期411.55d、机械钻速1.96m/h。山前区域井深6000-7000m井钻井指标情况井深超7000m井钻井指标情况20西部钻探工程有限公司三、钻头方案及应用效果（一）山前区块相关钻井提速的难点问题简介盐上泥岩致密，机械钻速低；砾石发育，钻头进尺少，制约钻井速度砾石层博孜1大北104大北1大北6大北3克深7克深1克深2库车山前地区砾石层主要集中在克拉苏构造带的博孜、大北、吐北地区及背斜南北冀，东南薄西北厚，区域分布广。砾石层厚度1000-3000m不等，可钻性差。21西部钻探工程有限公司三、钻头方案及应用效果砾石层段平均行程钻速21.95m/d，平均机械钻速0.9m/h，极大影响全井周期。井号井段m进尺实钻Day行程钻速m/day平均钻速m/h起止大北10403377337711928.381.23975408511010110.5大北2020200020004445.451.9大北3010193019306330.631.3大北696116947335313.830.6吐北403220322010530.671.3克拉50137113713144.231.81630181718711170.7康村202600260012520.80.9287026207503124.191.0平均1498-3487m21.950.9井号井段m进尺实钻Day行程钻速m/day平均钻速m/h起止克深10144514454333.601.4261431325182025.901.1319335863932217.860.736303731101714.430.639054050145246.040.342004350150169.380.4克深709069062339.391.6440047503502215.910.7483050722421714.240.6大北30160016006723.881.0270034507507510.000.4370039002001020.000.822西部钻探工程有限公司克深201井产层岩心-致密泥岩克深201井产层岩心-致密石英砂岩三、钻头方案及应用效果（一）山前区块相关钻井提速的难点问题简介盐下白垩系致密砂泥岩地层极硬，砂质含量高，研磨性极强，可钻性极差，钻头寿命短、机械钻速低四开井：白垩系巴2段以下81/2″最优指标钻头单只进尺不到30m；五开井：白垩系巴2段以下65/8″最优指标钻头单只进尺不到60m。23西部钻探工程有限公司地层抗压强度psi特点优选原则库车-康村组可钻性相对较好，研磨性，发育砾石层大刀翼、强攻击力钻头SF56H3,SF55H3,MM65H3吉迪克组9000-25000含砾砂岩，多套砾石层发育，软硬交错，研磨性强研磨性高效胎体钻头MM65H3苏维依组7000-12000中硬地层，研磨性大刀翼、强攻击力钢体钻头SF55H3库姆格列木群8000-28000地层较软，可钻性好；部分发育盐间白云岩，极硬且研磨性极强SF55H3,FX55DI（盐下段）巴什基奇克组-巴西改组16000-28000地层极硬且砂质含量高，研磨性极强，可钻性极差布齿密度高、多刀翼、小尺寸(13mm)复合片，具有高抗研磨性和强攻击性MM84H3三、钻头方案及应用效果（二）山前区块地层可钻性及钻头优选原则24西部钻探工程有限公司三、钻头方案及应用效果塔里木山前构造（库车组、康村组上部）13-1/8”SF55H3（三）DBS钻头应用效果情况5只6只3只5只5只4只克深2井区（含砾）大北井区（砾石层）克深1、3井区（砾石层）DBS其它DBS其它DBS其它25西部钻探工程有限公司塔里木山前构造（康村组下部、吉迪克组、苏维依组）13-1/8”MM65H3三、钻头方案及应用效果克深1、3井区大北井区克深8井区克深2井区DBS其它DBS其它DBS其它DBS其它5只6只4只3只6只9只22只17只地层中多段砾石层发育，软硬交错。26西部钻探工程有限公司三、钻头方案及应用效果塔里木山前构造（克深806井二开，库车组中下部砾石层）17-1/2”MM65H3单只钻头进尺554m，是邻井平均指标的2.63倍；节约钻头3只，减少3趟钻；每米成本4349.12元，克深8003同井段每米成本5873.28元。0.000.501.001.502.002.503.003.5036003800400042004400T1955SSCRSJT537GKT1965SSCRT1665SSCRMM65H3机械钻速m/h井深m克深8003克深80627西部钻探工程有限公司三、钻头方案及应用效果塔里木山前构造（克深806井三开，康村组含砾）13-1/8”MM65H3单只钻头进尺1000m，机械钻速7.5m/h；机械钻速达到邻井5倍；节省5只钻头，减少5趟钻；钻头起出新度90%。0123456784,4004,4504,5004,5504,6004,6504,7004,7504,8004,8504,9004,9505,0005,0505,1005,1505,2005,2505,3005,3505,4005,4505,5005,5505,6005,6505,700机械钻速（m/hr）进尺(m)机械钻速(m/hr)克深806克深2-2-12克深8克深8003N1-2kN1j28西部钻探工程有限公司克深207克深205三、钻头方案及应用效果塔里木山前构造（克深207井）6-5/8”FX64R