DBS钻头技术交流会

XJDBS公司PDC钻头及井下工具技术发展概况发言人：匡延伦新疆帝陛艾斯钻头工具有限公司1、持续发展的PDC齿技术2、XJDBS公司PDC钻头设计技术介绍3、硬地层PDC钻头技术4、扩眼工具专题介绍5、2004年PDC钻头在塔河油田的应用一.DBS持续发展的PDC齿技术平面齿Flat（1975年）+=PDC齿合成参数≈1300~1500ºC/50~60kbars爪式齿环爪齿ClawRingClaw(1986年)(1993年)RINGCLAW™金刚石厚度0.065”1.65mmDEEPRINGCLAW™金刚石厚度0.160”4.06mm19931996加厚环爪齿DeepRingClaw(1996年)金刚石含量对比表（克拉）13mm克拉平面齿1.5爪形齿3.1环爪形齿3.7加厚环爪形齿7.319mm克拉平面齿3.0爪形齿6.3环爪形齿6.8加厚环爪形齿12.1ESTM超级齿EliteSeries19992001ESTM超级PDC切削齿是DBS公司2002年最新推出的具有超强抗冲击能力和抗研磨能力的PDC切削齿。与目前使用的PDC齿相比：PDC齿指标对比PDC齿抗冲击实验结果13mm齿冲击试验结果29%-加厚齿17%-N加厚齿5.6%-ESESTMTM超级加厚齿超级加厚齿16mm齿冲击试验结果24%-加厚齿22%-N加厚齿5.5%-ESESTMTM超级加厚齿超级加厚齿19mm齿冲击试验结果16%-加厚齿12%-N加厚齿6.5%-ESESTMTM超级加厚齿超级加厚齿PDCPDC齿冲击试验对比结果齿冲击试验对比结果Impact–AbrasionresistanceTrade-off抗冲击–抗研磨能力的关系RingClawRC齿DeepRingClawDRC齿NewCutter(开发新型齿的目标)抗冲击–抗研磨能力……双向提高Abrasionresistance抗研磨能力Impactresistance抗冲击能力CRC…….interfaceCRC齿……金刚石层与基体的交界面CRC(爪环爪齿)2003年11月CRCCutter…..diamondtableCRC齿……金刚石层CRC™是为了在不降低抗冲击能力的情况下，提高PDC齿的切削效率和抗研磨性的能力而专门设计的F-2金刚石配方使PDC齿将抗研磨能力提高2倍对CRC齿几何形状进行了深入研究CRCIncreasedAbrasionResistanceCRC齿提高了抗研磨能力Abrasionresistance抗研磨能力Impactresistance抗冲击能力RingClawRC环爪齿DeepRingClawDRC加厚齿EliteSeriesDRCDRC加厚齿EliteSeriesRCESRC环爪齿EliteSeriesCRCES系列CRC齿EliteSeriesCRCcutterES系列CRC切削齿-Unprecedentedabrasionresistance-提高了抗研磨能力-HighImpactresistance-提高了抗冲击能力-Cutterremains“sharp”removinggreatervolumesofrock-在长时间工作后，PDC齿仍能保持“锋利”Z3齿（2004年6月）FM3000TM坚固的设计TheNewClawTMZ3齿Z3TM超级齿用超强的抗研磨性、抗冲击性和热稳定性综合武装硬地层产品Z3TM齿具有高于标准ESTM齿13.5倍的抗研磨性能。设计为专门针对硬地层钻进的一系列装有Z3新型PDC齿的FM3000钻头诞生了。通过与合成公司密切配合（合成是PDC技术创新的领导者），对DBS专有技术的改进和创新，Z3TM新型PDC齿达到了高于标准ESTM齿13.5倍的抗研磨性能，却没有牺牲齿的抗冲击性能。同时，Z3TM齿还发布了第三大检测指标，即PDC齿的热稳定性能—从而使钻头能够适应坚硬地层钻进的高温的环境。这项新技术将显著提高钻井效率，降低钻井成本。Z3TM齿具有高于标准ESTM齿13.5倍的抗研磨性能。Z3TM齿发布了PDC性能新的三维指标(即PDC齿的热稳定性、抗冲击性和抗研磨性)图表显示了Z3齿的超强抗研磨性能，Z3齿达到工业标准的16.5倍。Z3齿不但具有超强的抗研磨性和抗冲击能力，还具有另一项评价PDC齿的重要性能—高热稳定性。从而为钻头提供了一种高稳定性、高效率的切削元素。右图下部的Z3齿与上部的ES环爪齿切削了等量的岩石，但它的磨损程度很明显要小得多。抗研磨性0.00E+002.00E+064.00E+066.00E+068.00E+061.00E+071.20E+071.40E+071.60E+071.80E+07岩石切削量抗研磨性是工业标准的13.5倍Z3TheNewClaw1.2Million9.8Million4.3Million16.7Million工业标准SecurityDBS前一代产品竞争对手无可比拟的研发投入18个月的开发周期DiamondDevelopment0200000400000600000800000100000012000001400000010002000300040005000Pressure(psi)Temperature(oF)GRAPHITEDIAMONDCatalyticDiamondFormationCarbonPhaseDiagramProcessDevelopmentCarbideDevelopment22类PDC齿的开发与检测DesignDevelopment15类已进入钻井现场使用做了23,500次齿的检验特点摘要Z3实验室检测结果抗研磨性高于工业标准13.5倍抗研磨性高于目前同行最高水平3.9倍没有降低抗冲击性能特殊结构齿PDC齿与天然金刚石孕镶片复合齿（1）PDC齿与天然金刚石孕镶片复合型齿（2）抗研磨能力强；（3）拓宽了PDC钻头适应地层的范围；（4）主要应用在FMI、SEI等系列PDC钻头上。天然金刚石孕镶片复合齿（1）天然金刚石孕镶片复合型齿；（2）抗研磨能力强；（3）主要应用在FMi、SEi、Fi、Ti等系列钻头上。复合型切削齿复合型切削齿布齿设计天然金刚石孕镶片复合齿特点（1）抗研磨能力强；（2）适应高抗压强度和研磨性强的地层；（3）主要应用在FI系列钻头。6“Fi2643金刚石孕镶钻头天然金刚石孕镶片复合齿布齿设计人造金刚石层PDC爪形结构天然金刚石TSP层四合一复合型切削齿主要用在LX型PDC钻头和TD系列双芯钻头四合一复合型切削齿PDC齿的发展历程平面齿Flat爪形齿Claw环爪齿RC加厚环爪齿DRCES超级齿CRC齿Z3齿10年7年4年1.3年0.8年1.6年二.DBS公司PDC钻头技术性能介绍PDC钻头型号术语解释FS/FM2000刀翼数切削齿尺寸剖面形状钢体钻头刀翼数3=3刀翼4=4刀翼.....9=9刀翼0=10刀翼1=11刀翼2=12刀翼1-23-45-67-8切削齿尺寸“切削齿尺寸”的数字描述了钻头上PDC切削齿的尺寸。2=8mm-3/8”4=13mm-1/2”6=19mm-3/4”8=25mm-1”“剖面形状”描述2000系列胎体钻头2468系列Series字母Character变化范围RANGE代表意义REPRESENTATION说明DESCRIPTIONFS第一和第二字母First&secondcharacterFS钻头类型BitType人造金刚石复合片全面钻进钻头，抗回旋设计PDCDrillBit,Anti-WhirlandAnti-ballingDesign第一数字FirstDigit2,3钻头设计代号BitDesignCodeFS2000/FS3000系列设计技术Fs2000/3000BitDesignTechnology第二数字secondDigit0~9刀翼数量代号BladeCountCode3~9，0=10，1=11，2=12第三数字ThirdDigit2~8切削齿尺寸CutterSize2=8mm；3=10mm；4=13mm；5=16mm；6=19mm；8=25mm第四数字ForthDigit2~8钻头剖面外形FM第一和第二字母FM钻头类型BitType人造金刚石复合片全面钻进钻头，抗回旋设计PDCDrillBit,Anti-WhirlandAnti-ballingDesign第一数字FirstDigit2,3钻头设计代号BitDesignCodeFM2000/FM3000系列设计技术FM2000/3000BitDesignTechnology第二数字]secondDigit0~9刀翼数量代号BladeCountCode3~9，0=10，1=11，2=12第三数字ThirdDigit2~8切削齿尺寸CutterSize2=8mm；3=10mm；4=13mm；5=16mm；6=19mm；8=25mm第四数字ForthDigit2~8钻头剖面外形BitProfileSE第一和第二字母First&secondcharacterSE钻头类型BitType人造金刚石复合片全面钻进钻头，抗回旋设计PDCDrillBit,Anti-WhirlandAnti-ballingDesign第一数字FirstDigit3钻头设计代号BitDesignCodeSE3000系列设计技术SE3000BitDesignTechnology第二数字secondDigit0~9刀翼数量代号BladeCountCode3~9，0=10，1=11，2=12第三数字ThirdDigit2~8切削齿尺寸CutterSize2=8mm；3=10mm；4=13mm；5=16mm；6=19mm；8=25mm第四数字ForthDigit2~8钻头剖面外形BitProfileTI第一和第二字母First&secondcharacterTi钻头类型BitType金刚石孕镶钻头FullyImpregnatedwithSyntheticDiamondsForMostAbrasiveFormations.第一数字FirstDigit3钻头设计代号BitDesignCodeTi3000系列设计技术TI3000BitDesignTechnology第二和第三数字First&secondDigit10~30刀翼数量代号BladeCountCode刀翼数量BladeCount第四数字ForthDigit1~8钻头剖面形状BitProfilePDC钻头型号后缀代码标注说明B钻头倒划眼设计D加厚环瓜齿设计ES超级ES齿设计ZZ3齿设计G增强保径设计H水平井设计TTSP保径设计i/R金刚石孕镶片与PDC复合设计M混合布齿设计S尖、圆齿混合设计N改型设计U倒钻设计DR双排齿设计1）大刀翼设计；2）大排屑流道设计；3）抗回旋设计；4）切削齿力平衡设计技术；5）不对称刀翼设计；6）螺旋刀翼设计；7）轨道布齿；8）减振齿设计；9）防泥包技术；10）FS系列钻头内冲管设计；11）倒划眼设计；12）低磨阻保径设计；13）3D动态模拟；14）PDC齿质量检测；15）PDC钻头的修复技术。2000系列钻头特性FM3000系列钻头特性SecurityDBSFM2000钻头设计思想：-最大程度的提高钻头工作稳定性，以求获得最高钻头性能指标。-将对PDC齿的破坏因素降低到最小程度，以求获得最大的机械进尺。FM3000钻头设计思想：-通过对PDC齿对岩石切削机理的深入研究，以求获得最佳的机械钻速。-对影响钻头工作稳定性因素的精确分析，通过PDC齿切削结构设计以求获得对地层更强的攻击能力。FM3000设计模型全新的力学分析包括：PDC齿切削地层面积的几何图形精确分析PDC齿/岩石接触面积的精确分析模型PDC齿磨损模型分析FM3000TM设计特点能量平衡设计降低钻头径向和轴向振动，提高PDC齿切削效率和钻头机械钻速力平衡设计均匀分布PDC齿载荷，将PDC齿遭受破坏的可能性降低到最小程度夹层钻进模型降低冲击载荷，增加工具面的稳定性，提高钻头过夹层的切削效率连续螺旋保径改善工具面