PDC钻头在天津地热井中的应用.pdf

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1、l2探矿工程(岩土钻掘工程)2010年第37卷第7期PDC钻头在天津地热井中的应用马忠平，杜槟，李振杰，杨忠彦，庞海(1．天津地热勘查开发设计院，天津300250；2．天津市地质iT-程勘察院，天津300191)摘要：天津地热钻井，一般采用传统的三牙轮钻头进行施工，近年来随着钻井工艺水平的进步，为了提高钻井效率，在部分井段中采用PDC钻头钻进，相比三牙轮钻头取得了更高的机械钻速，且泥岩地层造浆得到很好的控制，钻井液性能稳定，降低了维护成本。实践证明，PDC钻头使用寿命长，在提高钻进效率的同时经济效益显著。关键词：地热井；PDC

2、钻头；机械钻速；天津中图分类号：P634．41文献标识码：A文章编号：1672—7428(2010)07—0012—03ApplicationofPDCBitinGeothermalWellinTianjin／MAZhong-ping，DUBin，Zhen-jie，YANGZhong—yan，PANGHai(1．TianjinGeothermalExplorationandDevelopmentDesigningInstitute，Tianjin300250，China；2．TianjinGeo—engineeringInve

3、stigationInstitute，Tianjin300191，China)Abstract：GeothermalwellinTianjinusedtobeconstructedbytraditionalthree—conebit．Withthedevelopmentofdrillingtechnologyinrecentyears，PDCbitwasadoptedinsomewellsectionstoimprovethedrillingefficiencyandmudmakinginmudstoneformationwa

4、swellcontrolledwithsteadyperformanceofdrillingfluidandloweredmaintenancecost．PDCbithaslongservicelife，whichcanimprovedrillingefficiencywithobviouseconomicalbenefit．Keywords：geothermalwel；PDCbit；penetrationrate；TianjinPDC喷嘴金刚0引言牛秀早在20世纪80年代中期，我国就开始使用PDC钻头应用到钻探中，在软至中硬

5、的地层中钻进显示出高效率、长寿命和低成本，在煤田、石油、核工保径料业等领域取得了令人瞩目的成绩。多年的使用积累I了丰富的PDC钻头设计和使用经验。钢心IPDC钻头实质上就是具有负切削角度的微型切削片刮刀钻头，其工作原理与刮刀钻头基本相同。焊缝在钻压和扭矩的作用下，PDC复合片“吃人”地层，充分利用复合片极硬、耐磨(磨耗比是碳化钨的100多倍)、自锐的特点，犁削和剪切地层，破碎岩石。PDC钻头主要由钻头体(胎体)、切削齿、喷嘴、保径材料等组成，如图1所示。复合片磨削剪切和碎岩过程如图2所示。随着近年来地热开发和利用的市场逐步扩大

6、，PDC钻头作为一项成熟钻进工艺逐步应用到地热行业的开发上。本文以实例介绍PDC钻头在天津地热井中的应用。1DR100井基本数据DR100井位于天津市塘沽区，是我院RPS3000复合片剪切作用井队施工完成的地热勘探井。该井设计完井目的层图2复合片磨削剪切作用收稿日期：2009一l1～25；修回日期：2010—03—12作者简介：马忠平(1970一)，男(满族)，辽宁人，天津地热勘查开发设计院副院长、高级丁程师，探矿工程专业，从事地热钻井技术工作，天津市河东区卫国道189，ma—zhongping@sina．con。2010年第

7、37卷第7期探矿工程(岩土钻掘工程)l3位为古近系东营组，设计井深2580m，完钻井深头泥包，过高的泵压会导致钻头胎体冲蚀。2362．98m。DR100井由于是41．3mm井眼，13544型井身结构：0339．7mm套管，J55钢级，下入深PDC钻头选用的排量为41L／s，泵压为lO～14度398．37m；0177．8mm套管，J55钢级，下人深度MPa。367．98～2316．84m。2．4PDC钻头喷嘴的选择PDC钻头喷嘴有2种形式，一种为固定式，另一2PDC钻头的使用种为可拆装式。对于固定式，可通过选择钻头来选2．1地层

8、情况择喷嘴，对于可拆装式一有～鋈}，一对钻一结头一一劝揪废压一艏降设计在5—7MPa该井预计在二开400～1800m井段采用PDC之间为宜，选择喷嘴时，应考虑所选择喷嘴直径由内钻头施工，该段地层划分及岩性描述见表l。向外，喷嘴直径由大到小，但直径相差不可太大，这层粗密致一黻境