冲击类钻井提速工具专用PDC钻头设计与试验

作者：王建龙; 于志强; 王波; 郭菲; 柳鹤; 刘轩; 赵虹

来源：石油矿场机械, 2019, 48(03): 19-23.

• 钻头
• 扭力冲击器
• 液动冲击器
• 设计

针对冲击类钻井提速工具与PDC钻头不匹配的问题,进行专用PDC钻头设计与试验。分析了冲击类钻井提速工具与地层的适应性,得出扭力冲击器适用于深部硬塑性地层,螺杆式液动冲击器适用于深部硬脆性地层。通过模拟的方法,分析了钻头长度、截面积等结构参数对冲击能量利用率的影响规律,得出钻头截面积越大、钻头长度越短,冲击类提速工具冲击能量利用率越高,越能发挥出工具的冲击破岩能力。基于以上分析,结合硬地层PDC钻头优化设计原则,设计了冲击类钻井提速工具专用PDC钻头,主体刀翼5～7个、双排高密度布齿,切削齿后倾角20～25°。试验结果表明,专用PDC钻头与冲击类钻井提速工具的匹配性良好,但也存在一定的不适应性,需要根据现场应用情况进一步优化,着力增强钻头的耐磨性、攻击性和抗冲击能力。