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  • 简介:   PDC钻头是 人造聚晶金刚石复合片钻头的简称,PDC钻头真 正具有划时代的发展并投入使用是在80年代末,当Amoco Production公司验 证钻头回旋是阻碍PDC钻头有 效应用的主要原因,这使PD…
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  PDC钻头是 人造聚晶金刚石复合片钻头的简称,PDC钻头真 正具有划时代的发展并投入使用是在80年代末,当Amoco Production公司验 证钻头回旋是阻碍PDC钻头有 效应用的主要原因,这使PDC钻头技术有了一个***性的突破。

  钻头回 旋是指钻头偏移了钻头几何中心线进行旋转工作。在钻头 发生回旋过程中,钻头的 瞬时旋转中心总是变化,它不是 和井眼中心保持在同一条中心线上。切削齿在径向移动,甚至相 对于地层岩石面向后移动。钻头回 旋产生的井底造形形状能够造成PDC切削齿 的金刚石层掉片或冲击破坏,加速钻头的磨损,降低钻头工作寿命。

  在计算 机辅助设计和计算机辅助加工(CAD/CAM)和计算机辅助工程(CAE)进行有 限元分析的推动下,开发了 钻头抗回旋技术,井底动 态流场模拟技术应用于水力设计,大大提 高了钻头的工作寿命和机械钻速。

  PDC钻头获 得高机械钻速的较大一项障碍是避免PDC切削齿过热。PDC金刚石 层和碳化钨基体有着不同的热膨胀系数,在高温下会导致PDC切削齿出现热裂纹。为了减 少在钻井过程中PDC切削齿 出现的热裂纹影响,近期成功地开发出在PDC金刚石 层和碳化钨基体之间具有各种几何形状交接面的PDC切削齿,这些高质量的PDC切削齿 具有很高的抗研磨性,即使出现磨损,仍然会 有许多金刚石保留在碳化钨基体上继续切削地层。这种非 平面形状的几何结构,大大提高了PDC切削齿 在井下的工作寿命。

  冶金技术、水力条件、PDC切削齿 等技术的快速发展,虽然没 有能够减低钻头的成本,但这些技术使PDC钻头钻的进尺更多,可以在 多套不同地层下有效钻进。这些技 术的发展带来的另外一项重大进步是PDC钻头可以钻硬夹层。

  PDC钻头机 械钻速和寿命的提高,在以前 认为仅能使用牙轮钻头的地层,目前也能够用PDC钻头钻穿。

  PDC钻头目 前经常使用在井底需要钻头长时间工作的井段、油基泥浆、或在非 缩径井段使用的水基泥浆。在高转速钻具上,PDC钻头也具有优越性,如涡轮钻具、螺杆钻具或造斜井段。

  PDC钻头经 常使用在低抗压强度、胶结性差、低研磨性、或带有 薄夹层的地层中,如盐岩、石膏岩、泥灰岩、灰岩等,中等抗压强度、具有一 定研磨性和脆性的地层,如砂泥岩、硅质页岩、孔隙性 碳酸岩和石膏岩。但PDC钻头在高抗压强度、致密胶 结的研磨性砂岩、燧石和花岗岩、刚玉、黄铁矿、砾石中使用效果不好。一般PDC可钻地 层的抗压强度低于18000PSI、岩石研磨性低于41°(岩石的内磨察角IAF值)。


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