搜索
1川石钻头新产品的推广应用宝石机械成都装备制造公司一、前言随着油气勘探开发向深部地层和复杂地质条件地区发展，钻井的新技术和新工艺不断得到应用，对钻头性能也提出了更高的要求。如何进一步提高钻头工作性能，一直是钻头生产厂家努力攻关的目标，对缩短钻井周期和降低钻井成本具有重要的现实意义。一直以来，我公司非常重视钻头的新产品开发，采用新结构、新材料和新工艺，不断提高新产品的自主研发能力，推进我公司钻头核心技术的发展和进步，不断满足用户的需求。近年来，随着中石化川东北普光气田的快速发展，我公司加大了对气田井队的技术服务，为用户针对性的开发个性化新产品，以提高钻头对川东北地区地层的适应能力，满足用户需求。二、钻头新产品简介1、SJ系列金属密封钻头牙轮钻头轴承传统的○形橡胶圈密封属于动密封，由于密封圈与轴承有相对运动，从而引起摩擦发热和磨损，导致润滑脂泄漏及密封件损坏，最终导致轴承失效。通过大量的产品使用表明，金属密封能够更好地适应牙轮钻头振动工况，并在高转图1金属密封结构2速条件下具有磨损小、寿命长等优点，使钻头轴承密封更可靠。我公司可为用户提供6″～171/2″尺寸系列的金属密封钻头产品。表1是我公司部分金属密封钻头近几年的使用情况。表1SJ系列金属密封钻头使用数据井号钻头型号井段m地层数量平均进尺m平均纯钻时间h平均机速m/h莲花000-1井121/4SJT517GK497.7～1532.9蓬莱镇5207121.81.781/2SJT537GK3069.4～须家河7104.34116.180.9莲花101井81/2SJT537GK3210～须家河7131.32153.140.86普光铁北1井121/4SJT537GK731～18897165.43125.581.32新疆西北缘T86511井81/2SJT517GK2149～28553235.33110.652.13辽河油田91/2SJT437GK7581.2951.7311.24其中莲花101井使用的最后一只81/2SJT537GK型钻头达到进尺225.4m、纯钻时间240.56h，创下了川石金属密封钻头的佳绩，也创下了莲花101井牙轮钻头使用寿命最长的记录。与该井同地层使用的国内某厂的6只同型号金属密封钻头相比，平均进尺（62.33m）多210.7%,平均纯钻时间（67.96h）多125.3%。2、SV系列六点定位马达钻头SV系列六点定位马达钻头轴承采用金属密封，牙爪采用特殊的整体式爪背结构，使喷嘴座外壁（图2）和爪背可图2喷嘴座外壁3同时接触井壁，实现钻头准六点定位（图3），不仅使钻进过程平稳，避免牙齿过载，而且增强防斜打直或稳斜能力，大幅度提高了井身质量，减少和避免扩划眼作业。我公司已成功开发81/2″、91/2″和121/4″系列六点定位马达钻头，其中81/2SVT537G型六点定位马达钻头已在多图3六点定位结构口井使用（见表2和表3），从使用情况可看，钻头对地层的适应性较强，尤其是针对须家河地层，该型钻头具有良好的破岩效率，保径和稳斜能力强，井身质量较好。SV系列六点定位马达钻头适合井下动力钻具钻井，可成为定向井、水平井等钻井的最佳选择。表2莲花000-X2井钻头使用数据钻头型号厂家使用井段m地层进尺m纯钻时间h机速m/h81/2HJT537GK某厂3364.84～3382.97须六18.1317.501.0481/2GX-30DX休斯3751.07～3765.81须五14.7427.000.5581/2HJT537GK某厂3792.92～3828.73须五35.8156.170.643828.73～3860.04须五31.3138.080.8281/2MD537X3860.04～3888.99须五28.9527.171.0781/2SVT537G川石3888.99～3961.40须五72.4146.421.563961.40～4044.53须五83.1365.081.284044.53～41111.73须四67.2059.471.134111.73～4184.29须三72.5666.551.094184.29～4255.00须三71.2966.001.084连续使用的5只81/2SVT537G型钻头的平均进尺73.52m,平均纯钻时间60.7h,平均机械钻速1.21m/h。与休斯同型号钻头相比，机械钻速快120%；与某厂同型号钻头相比，平均进尺多157.5%，平均纯钻时间多74.8%。表3新场10-1H井钻头使用数据上表地层均为须二。连续使用的8只81/2SVT537GG型钻头的平均进尺34.94m,平均机械钻速1.52m/h。与国内某厂连续使用的7只钻头相比，平均进尺（22.29m）多56.75%,平均机速（0.83m/h）快83.13%。厂家钻头型号井段m进尺m纯钻时间h机速m/h某厂81/2HJT537GK4629～466334311.14663～46811826.50.684681～47012019.11.54701～47242321.21.0881/2HJT637GL4724～475127440.6181/2HJT537GL4751～47762531.30.84776～4785914.10.6481/2HJT537GK4785～4786通井、扩划眼川石81/2SVT537GG4786～4807.1921.1921.2114807.19～4838.9331.7424.241.34838.93～4874.4335.522.721.564874.43～4912.7838.3523.81.614912.78～4959.8347.0523.71.994959.83～4988.5628.7322.081.34988.56～5022.2133.6523.21.455022.21～5065.4943.2822.631.9153、GG系列金刚石复合齿钻头金刚石复合齿由于具有金刚石的极高耐磨性，又具有硬质合金的良好韧性，其使用寿命高于普通硬质合金齿。金刚石复合齿主要用于牙轮外排、轮背和爪背（图4），大大增强了钻头的保径能力。通过GG系列新型钻头在川渝须家河地层中的推广应用，使用数据表明，与原普通型钻头相比，平均纯钻时间、平均机械钻速、保径及抗磨损能力等都大幅度得到提高。GG系列金刚石复合齿钻头已成为我公司解决须家河等高研磨性地层的利器。图4金刚石复合齿GG系列金刚石复合齿钻头包括71/2″～171/2″范围内各种IADC为517～637的各型钻头。表4金刚石复合齿钻头使用数据井号钻头型号地层井段m数量平均进尺m平均纯钻时间h平均机速m/h龙17井121/4ST547GG千佛崖2961.4～3017511.1213.60.82凉东002-2井121/4ST537GG须家河1497.3～1826.452112.13108.291.04黄龙001-X1井121/4ST547GG须家河1183.88～1911.212363.6762.635.81大天002-1井121/4ST547GG须家河1826.1～2181.17488.7752.631.69天西004-1井121/4ST547GG须家河2089.2～2591771.6965.231.16其中龙17井使用的5只121/4ST547GG型钻头，与该井（2949.3m～2961.4m）同地层使用的国内某厂的2只钻头相比，平均进尺（6.05m）多83.8%,平均纯钻时间（7.92h）多71.7%。4、超大尺寸钻头随着油气勘探开发向深部地层和复杂地质条件地区发展，深井、超深井的数量越来越多，钻井施工的难度也日益增大。因此某些深井在井身结构设计时，需要增加套管层次，开眼钻头选用36″钻头代替常规的26″钻头。36″钻头结构庞大，对铸造、机加工设备等要求十分高，加工难度很大，因此国内钻头生产厂家尚未对36″钻头进行研制。我公司于2007年成功研图536″全面钻进钻头制了36″扩眼钻头和全面钻进钻头（图5），填补了国内36″钻头空白。36″全面钻进钻头整体结构设计合理，其中新型的滚动轴承及密封结构（图6）具有良好的创新性，2008年7月获得国家知识产权局实用新型专利（ZL200720080759.0），提高了轴承的寿命和钻头的整体性能。图6轴承及密封结构7目前，我公司正在生产一只用于中石化元坝气田的36″全面钻进镶齿钻头，该钻头填补了国际空白，为川渝油气田深井钻井提供了有力的工具保障。三、川东北地区钻头选型推荐众所周知，四川是个多层系的含油气盆地，地层倾角大、断层多、夹层多，地层中的压力系统也很复杂。上部自流井组由灰岩、页岩、泥岩、砂岩组成多夹层，在泥页岩中钻进易造成井漏、井壁垮塌。三叠系须家河组地层的岩性为致密性砂岩，岩石的强度和塑性较高，而且地层中含有研磨性强的石英砂岩，因此岩石的可钻性很差，PDC钻头很难适应这一地层，普通牙轮钻头也存在机械钻速慢、缩径较严重等问题。下部二叠系长兴组和龙潭组地层为石灰岩和页岩夹燧石和煤，岩石硬度高、研磨性强。根据川东北地区的地层特点，结合钻井工艺和川石钻头的性能特征，我们制定了较合理的川石钻头选型方案（见表5）供用户参考，帮助用户合理选择和使用川石钻头。当然，表5的钻头选型方案不是绝对的，因为各地区构造有差异，而且井深不同，岩石物理性能也会有变化。为了使钻头对地层和钻井工艺具有良好的适应性，必须深入了解钻井工况和用户的需求，加强和用户的沟通和交流，有针对性的开发个性化钻头。四、结束语川石钻头坚持科技创新，不断采用新结构、新材料和新工艺，持续8提高钻头产品的质量和性能。我们将继续紧跟国际钻头技术的发展趋势，解决钻头设计和生产中的薄弱环节，为用户提供机械钻速更高、寿命更长的新型钻头。同时强化服务，理解用户当前和未来的需求，有针对性地做好服务工作，尽全力满足用户要求并争取超越客户期望。表5川东北地区川石钻头选型推荐表地层钻井工艺推荐钻头型号陆相沙溪庙组泥岩夹砂岩上部软地层转盘ST517GST527G凉高山组页岩夹砂岩空气钻井自流井组灰岩、页岩、泥岩夹砂岩上部硬地层转盘ST537GGST547GG须家河组石英砂岩夹页岩及煤螺杆SJT537GGSJT547GGSVT537GGSVT547GG雷口坡组石灰岩海相嘉陵江组云岩、石膏及石灰岩下部软地层转盘优选PDCSJT517GSJT527GSVT517GSVT527G飞仙关组页岩夹灰岩螺杆长兴组石灰岩下部硬地层转盘SJT537GGSJT547GGSJT617GG龙潭组页岩夹灰岩及煤茅口组石灰岩栖霞组石灰岩螺杆SVT537GGSVT547GGSVT617GG梁山组页岩夹煤及泥岩