高温高压条件下PDC钻头破碎花岗岩试验研究

作者：史怀忠; 傅新康^*; 陈振良; 赫文豪; 熊超; 高飞

来源：石油机械, 2021, 49(12): 1-9.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2021.12.001

• 高温高压
• PDC钻头
• 破岩效率
• 花岗岩
• 真三轴

随着油气勘探开发逐渐向深层推进,地层温度和压力不断提高,高温高压条件下PDC钻头破碎深部硬岩效率降低,而关于高温高压条件下PDC钻头破岩试验的研究较少。鉴于此,以花岗岩为破岩对象,借助真三轴钻井模拟试验设备开展高温高压条件下PDC钻头破岩试验,研究了岩石温度、围压、PDC钻头转速、切削齿直径及后倾角对钻头破岩效率的影响规律。研究结果表明:随着围压的增大,PDC钻头单位破岩能耗增加;在不同钻头转速下,随着热处理温度的上升,钻压、扭矩和单位破岩能耗均明显减小,尤其当热处理温度达到300℃时,单位破岩能耗比常温降低30%以上,因此破岩效率较高;随着切削齿后倾角增大,钻压和单位破岩能耗均呈上升趋势,当后倾角为15°时,PDC钻头单位破岩能耗相对较低,破岩效率较高;随着切削齿直径的增大,PDC钻头钻压和扭矩增大,破岩效率降低。研究结果可为深部高温高压地层PDC钻头结构优化设计提供理论支持和试验基础。

• 单位
  油气资源与探测国家重点实验室; 中国石油大学（北京）