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钻井速度的核心是钻头对地层切削问题综上所述：第一点和第二点是能通过采购、质量控制、人员经验来控制。------此内容可通过主观控制来改变。钻井速度的核心是钻头对地层切削问题，地面设备、地下管柱工具等实际都是围绕此点展开。●1、PDC钻头对地层的切削，再深入就是PDC复合片对地层吃入的阻力状态，是引起钻头及钻柱的各种复杂运动的起因。这些复杂运动又反馈造成PDC复合片不能很好地切削地层，形成梨削、磨削等状态。在实际中，PDC钻头对地层是切削、梨削、磨削的混合状态。反过来，抑制钻头及钻柱的的复杂运动状态，就能中和稳定PDC复合片对地层吃入的状态，使切削占主导，他们之间互为因果。●2、牙轮钻头自身对牙齿吃入地层的处理是以滚动的方式稳定切削。所以，牙轮钻头的发明引发钻井的第一次革命。（由顿钻到转盘钻井）●3、喷射钻井，钻头喷嘴压降形成井底岩石负压，使岩石在自己的孔隙压力下，单方向向上崩碎，或降低钻头对地层的破碎难度。这是从地层方面的稳定钻头切削的钻井提速解决办法。●4、冲击钻井工具（扭冲、垂冲），实际上是依靠瞬间冲击力对钻头的阻力进行微分，因此只有高频率的冲击（无论是扭冲、垂冲）才能有效地微分，低频无效。这也是扭冲类钻井工具在高泥浆密度粘度井效果不佳的原因。所以，稳定钻头切削地层是最终所有提速工具内在机理的有效的根本原因。井下钻具运动状态跳钻横向振动扭转振动轴向振动涡动黏滑井下钻具运动现状分析钻齿正常切削常规地层井下钻具运动现状分析钻压小，切削齿弹出塑性（弹性）地层井下钻具运动现状分析塑性地层钻压小，切削齿弹出切削齿遇地层堆积塑性（弹性）地层井下钻具运动现状分析塑性（弹性）地层切削齿黏滑钻塑性地层钻压小，切削齿弹出切削齿遇地层堆积井下钻具运动现状分析涡动累积理想深度滞动，不破岩切削，快速破岩小于理想深度犁削，慢速破岩几乎脱离磨削，几乎不破岩涡动迅速释放悬空不破岩吃入过深吃入适中吃入较浅几乎没入悬空井下钻具运动现状分析综上所述，可以看出，切削为破岩最理想状态。但是涡动破坏了这种状态。结论★减小涡动，将有利于提高钻井机械钻速。井下钻具运动现状分析从实际监测数据分析钻头受力状态钻头径向加速度试验数据表井下钻具运动现状分析钻头轴向加速度试验数据表井下钻具运动现状分析钻头涡动钻头或者钻具在钻进过程中进行规则旋转的同时，还会出现不规则的涡动现象。在不均衡动态力作用下，钻头或者钻具失去稳定性，瞬间旋转中心位置在钻头或钻具最大受力作用面上不断改变的现象导致钻头或者钻具不规则偏心转动组合，简称涡动。涡动所造成的影响：1、使PDC钻头径向加速度高达150-200G2、使PDC钻头轴向加速度高达10-30G例如：一个钻头质量（不包括钻具）40kg，钻头单点瞬间受力则为径向最大受力：40kg×200×9.8=78400N=7.8吨力轴向最大受力：40kg×30×9.8=11760N=1.2吨力井下钻具运动现状分析由于涡动造成PDC钻头拥有如此大的加速度，从而导致PDC钻头以极大冲量瞬间撞击岩层，因而导致PDC钻头切削非常不稳定。也是PDC钻头损坏的最大原因之一。井下钻具运动现状分析因此我们得出第二个结论★减小涡动，将有利于保护钻头，提高单只钻头进尺。★减小涡动，将有利于提高钻井机械钻速。钻头与钻杆交互震荡钻头各种不规则运动产生的原因？钻井效率下降↓↓↓钻头不规则运动钻齿切入深度、角度不同滑切深少或不切卡切深过多钻头旋转滞后钻杆钻头旋转超前钻杆问题解决思路钻头各种不规则运动产生的原因？钻井效率下降↓↓↓FT磨削问题解决思路钻头与钻杆交互震荡钻头各种不规则运动产生的原因？钻井效率下降↓↓↓钻头不规则运动钻齿切入深度、角度不同滑切深少或不切卡切深过多钻头旋转滞后钻杆钻头旋转超前钻杆问题解决思路理想钻头切削受力均匀。实际钻头单边严重偏载受力井下钻头偏载后受力钻头由于偏载，所以受力状况为单边严重偏载受力不良影响，由于钻头偏载受力，加速了钻头的损坏，减少了钻头寿命。增加了提钻次数。从而严重影响钻井进度关键：减少钻头的弹跳、涡动。↓↓↓部分钻齿空转钻井效率↓钻头规则运动钻齿以切削为主工作问题解决思路切削FT磨削理想钻头切削受力均匀。实际钻头单边严重偏载受力井下钻头偏载后受力钻头由于偏载，所以受力状况为单边严重偏载受力不良影响，由于钻头偏载受力，加速了钻头的损坏，减少了钻头寿命。增加了提钻次数。从而严重影响钻井进度关键：减少钻头的弹跳、涡动。↓↓↓部分钻齿空转钻井效率↓钻头规则运动钻齿以切削为主工作问题解决思路切削FT磨削不用双摆使用双摆模拟条件陀螺外径=108mm陀螺高度=0.7m钻铤外径=128mm钻铤厚度=10mm钻铤高度=4m整体最大加速度=170G模拟目标底部在受水平力作用后的加速度和位移不转3000rpm受水平力作用-底部非线性模拟结果图受水平力作用-底部加速度对比图不旋转3000转受水平力作用-底部位移对比图不旋转3000转模拟条件陀螺外径=108mm陀螺高度=0.7m钻铤外径=128mm钻铤厚度=10mm钻铤高度=4m底部受力=2000kgf模拟目标底部钻头在受向上力作用后的加速度和位移。不转3000rpm受向上力作用-底部非线性模拟结果图受向上力作用-底部加速度对比图不旋转3000转受向上力作用-底部位移对比图不旋转3000转钻头双摆钻具双摆与PDC双摆配PDC钻头要紧跟。PDC钻头切削地层，钻头的涡动是其振动主因。钻具组合-PDC•牙轮钻头的选用尽量用大齿形的牙轮(如517系列)•双摆位置放置第一根钻挺后，或第一扶正器后，即钻具组合的第一谐振点处，而非紧跟钻头。这是因为牙轮钻头的振动以钻铤的涡动为主。钻头双摆钻具钻挺双摆与牙轮钻具组合-牙轮•双摆钻具安装在螺杆钻具之后，其配合螺杆钻具使用既能发挥螺杆钻具提高钻速的能力，又能使钻头更加稳定地切削地层，从而使钻井速度跃上一个新的台阶。•因双摆钻具起到稳定的作用，故既可以在直井中使用，也可以在水平井中使用。钻头双摆钻具双摆与螺杆螺杆钻具钻具组合-螺杆0123456牙轮+螺杆PDC+螺杆PDC+双摆1.522.315.97(72h)(67h)沙河街组沙三、沙四段(4273~4858m)钻速对比图(42h)(2.58倍PDC+螺杆)钻速(m/h)深灰色泥岩黑灰色泥岩，灰色泥质粉砂岩黑灰色泥岩灰色泥质粉砂岩灰色细砂岩2013年10-11月双兴1井组合组段井深m进尺m纯钻时h机械钻速m/hPDC沙河街组沙三段4273-442615466.82.31牙轮沙三段4427-443711111.00牙轮沙三段4438-449860411.46牙轮+螺杆沙三段4499-460811072.361.52PDC+双摆沙三段4609-485824941.75.97双摆钻具提速试验就PDC+双摆在沙河街组沙三段的钻井参数与PDC+螺杆进行对比，带双摆工具在沙三段较PDC+螺杆提速达到258%。就PDC+双摆在沙河街组沙三段的钻井参数与牙轮+螺杆进行对比，带双摆工具在沙三段较牙轮+螺杆提速达到292%。00.511.522.533.54牙轮PDC+双摆1.33.67(53h)沙河街组沙三段(4233~4640m)钻速对比图(91h)(2.82倍牙轮)钻速(m/h)深灰色泥岩黑灰色炭质泥岩细砂岩、凝灰岩粉砂岩、细砂岩2014年1月大51井组合组段井深m进尺m纯钻时h机械钻速m/h牙轮沙河街组沙三段4233-43026953.41.3PDC+双摆沙三段4302-464033891.43.67双摆钻具提速试验就PDC+双摆在沙河街组沙三段的钻井参数与PDC+螺杆进行对比，带双摆工具在沙三段较PDC+螺杆提速达到258%。就PDC+双摆在沙河街组沙三段的钻井参数与牙轮+螺杆进行对比，带双摆工具在沙三段较牙轮+螺杆提速达到292%。012345678牙轮+螺杆PDC+双摆2.137.93(23h)沙河街组沙三段(3166~3327m)钻速对比图(14h)(3.43倍牙轮+螺杆)组合组段井深m进尺m纯钻时h机械钻速m/h牙轮+螺杆沙河街组沙三段3057-316610935.393.08牙轮+螺杆沙三段3166-32154923.142.13PDC+双摆沙三段3215-332711214.177.93钻速(m/h)砂砾岩灰色泥岩、细砂岩粗砂岩、含砾砂岩2014年2月坨56井双摆钻具提速试验•与临井扭力冲击器比较情况00.511.522.533.5扭冲扭冲PDC+双摆1.822.573.33(65h)(80h)(49h)细砂岩含砾细砂岩、玄武岩哈得24哈得10-3H1哈得27双摆钻具提速试验就PDC+双摆在沙河街组沙三段的钻井参数与PDC+螺杆进行对比，带双摆工具在沙三段较PDC+螺杆提速达到258%。就PDC+双摆在沙河街组沙三段的钻井参数与牙轮+螺杆进行对比，带双摆工具在沙三段较牙轮+螺杆提速达到292%。双摆钻具PDC+螺杆33.3h后2013年10-11月双兴1井PDC+螺杆45.3h后PDC+双摆41.7h后gp164215.9GS616215.9GS616同一口井，相近的钻进时间，配套PDC的钻齿几乎无磨损双摆钻具延长钻头寿命试验（沙三段）双摆提速钻具最新报道以下数据部分来自石油集团内网以下数据部分来自石油集团内网其他数据其他数据其他数据其他数据乍得潜山双摆钻具对比试验岩心名称深度（m）分块编号长度（mm）可钻性级值硬度(MPa)塑性系数BaobabC-21003-1004S1-173.528.591743.641.329S1-2778.541554.831.369岩性实验室数据BaobabC-2井花岗岩矿物含量：–石英：9%–钾长石：39%–斜长石：46%–方解石：1%–铁白云石：2%–闪石：2%–粘土矿物总量：1%试验的常规PDC钻头或PDC+螺杆提速措施失效，钻头损坏形式以崩齿-磨损为主。尺寸(in)型号Mfgr.入井深度(m)出井深度(m)钻头进尺(m)钻速(m/hr)磨损比例(%)81/2PDC101GWDC1405.91408.142.20.1750%81/2DSR616REED1132.001143.0011.00.8325%81/2KM1652KingDream1502.415118.61.1550%平均7.270.7241.67%PDC101DSR616KM1652乍得潜山双摆钻具对比试验“PDC+双摆钻具”对比“PDC+螺杆”尺寸(in)型号Mfgr.入井深度(m)出井深度(m)钻头进尺(m)钻速(m/hr)磨损比例(%)81/2PDC101GWDC1405.91408.142.20.1750%81/2DSR616REED1132.001143.0011.00.8325%81/2KM1652KingDream1502.415118.61.1550%平均7.270.7241.67%81/2T1386I+双摆Beste630869.65239.654.43提升效果33倍6倍乍得潜山双摆钻具对比试验“PDC+双摆钻具”对比“517牙轮”乍得潜山双摆钻具对比试验钻头井号型号尺寸井段(m)进尺(m)机械钻速(m/h)牙轮BaobabC1-4HJT537G8.5”1421.41-1628206.592.89牙轮BaobabC1-5HJT537G8.5”1320-1502182