新型PDC 鉆頭在內(nèi)蒙烏審旗區(qū)塊的應(yīng)用

張吉亮,張雙偉,張洪波,王桂敏,姚成武,張 峰,王士磊

(山東省煤田地質(zhì)鉆探工具廠,山東濟寧 272400)

1 試驗井區(qū)域地質(zhì)概況

該井位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏審旗蘇力德蘇木沙爾利格嘎查沙日塔拉小隊。井場屬半沙漠半草地地貌,井區(qū)地勢平坦,井場施工方便。地表出露第四系。該井位地面海拔1284m,設(shè)計井深3440m。

蘇里格氣田上古生界自下而上發(fā)育石炭系本溪組、二疊系太原組、山西組、石盒子組下段、石盒子組上段和石千峰組?？偝练e巖厚度在700m左右,其主要含氣層段為山西組和石盒子組下段。地層分層如下表。

地層時代 設(shè)計地層界系統(tǒng) 組 段 底界井深(m) 厚度(m)巖性特征新生界 第四系20 20 黃色粘土(松散未固結(jié)成巖)中生界白堊系580 560 淺棕色砂巖夾灰綠色泥巖侏羅系中統(tǒng) 安定組 730 150 淺棕色粗砂巖為主,夾薄層灰綠色、紫紅色泥巖直羅組 925 195 灰色、淺灰色砂巖夾灰綠色、灰色、紫紅色泥巖下統(tǒng) 延安組 1335 410 深灰、灰黑色泥巖與灰色細砂巖互層夾煤層,底部為厚層砂巖中統(tǒng) 紙坊組 2315 215 棕紅色、暗紫色、灰綠色泥巖、砂質(zhì)泥巖與灰綠色、暗紫色細砂巖互層下統(tǒng)和尚溝組 2405 90 以紫紅色泥巖為主夾砂巖,局部夾細礫巖劉家溝組 2775 370 灰紫色、灰綠色、暗紫色細～粗粒砂巖夾紫紅色、棕紅色砂質(zhì)泥巖、泥巖,底部夾細礫巖古生界 二迭系上統(tǒng) 石千峰組 3040 265 上部以綜紅色泥巖為主,夾厚層砂巖,下部為淺棕色、黃綠色厚層狀砂巖夾暗紫色泥巖、砂質(zhì)泥巖中統(tǒng) 石盒子組 3310 270上部以紫紅色、黃綠色、灰色泥巖為主夾綠灰色、淺灰色細～中粒砂巖;下部以淺灰色、灰白色、灰綠色含礫砂巖為主,夾棕灰色、深灰色泥質(zhì)砂巖下統(tǒng) 山西組 3400 90 深灰、灰黑色泥巖夾灰白色中～細粒砂巖及煤線太原組 3440 40 灰色灰?guī)r、泥巖、煤、淺灰色砂巖

2 鉆頭參數(shù)

該鉆頭為四刀翼全面鉆進 PDC鉆頭,直徑為φ215.9,主切削齒為φ19復(fù)合片,有4個可換水嘴,分別為20#、20#、20#、14#。拋物線輪廓刀翼設(shè)計,水力平衡設(shè)計。

3 試鉆結(jié)果及相關(guān)參數(shù)

該井一開使用三牙輪鉆頭打至井深510m處,二開開始使用PDC全面鉆進鉆頭進行鉆進。即本實驗鉆頭從井深 510m處進行鉆進,于井深1977.55m處提鉆,鉆遇地層白堊系、侏羅系、三疊系。全程鉆進1467.55m,純鉆時間為44.7h。

試鉆全程平均機械鉆速為33.3m/h,鉆壓為20～100kN,平均鉆壓為54.5kN,轉(zhuǎn)速為60r/m in,排量為32L/s,泵壓為8M Pa。

提鉆原因:在鉆進過程中出現(xiàn)憋跳現(xiàn)象,無法實現(xiàn)進尺。

原因分析:鉆頭護徑出現(xiàn)磨損現(xiàn)象,進尺過程中得不到足夠保徑效果,導致扶正器磨損而鉆頭無法進尺。

4 鉆頭磨損情況

胎體基本完好,護徑出現(xiàn)輕微磨損現(xiàn)象。

主刀翼(1#):切削齒φ19復(fù)合片有2片出現(xiàn)磨損。φ13復(fù)合片有2片磨損,1片復(fù)合層脫落。

2#刀翼有3片出現(xiàn)磨損。

3#刀翼有1片復(fù)合層脫落,磨損2片。

4#刀翼有3片出現(xiàn)崩碎。φ13復(fù)合片有1片復(fù)合層脫落。

圖

5 結(jié)論

新型PDC鉆頭二開510m開始鉆進,使用過程中發(fā)現(xiàn)鉆頭轉(zhuǎn)速50多轉(zhuǎn)比60多轉(zhuǎn)時機械轉(zhuǎn)速快,鉆至1970多米時轉(zhuǎn)盤蹩鉆嚴重,起出鉆頭發(fā)現(xiàn)保徑齒出現(xiàn)磨損,導致鉆進時磨扶正器出現(xiàn)憋鉆現(xiàn)象。

該鉆頭使用過程中,機械性能比較穩(wěn)定,機械鉆速比較快,鉆進效率比較高、地層適應(yīng)能力比較強,經(jīng)濟性能比較突出。