锥形PDC齿破碎砾岩特性试验研究

作者：徐卫强; 史怀忠^*; 曹权; 史杏杏; 胡锡辉; 熊超; 陈晗

来源：石油机械, 2021, 49(09): 9-16.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2021.09.002

• 锥形PDC齿
• 砾岩
• 前倾角
• 切削力
• 差异系数
• 切削深度

为了进一步提高PDC钻头的破岩效率和钻遇硬地层及复杂地层的适应性,研发了PDC单齿破岩综合试验装置。采用该试验装置对锥形PDC齿破碎砾岩进行了试验研究,并将试验结果与常规PDC齿破碎砾岩、锥形PDC齿破碎花岗岩进行了对比。研究结果表明:当锥形PDC齿以20°前倾角破碎砾岩时,切削力差异系数明显小于前倾角为10°和30°,切削齿受力较稳定,有利于减轻钻头振动,延长钻头寿命;锥形PDC齿所受切削力随着切削深度的增大而增大,随着切削深度从1 mm增加至3 mm,切削力差异系数显著增大,切削力波动剧烈;锥形PDC齿破碎单位体积砾岩的能耗远小于常规PDC齿,破碎能耗降低约25%;破碎砾岩所需的切削力比破碎花岗岩所需的切削力小,破碎砾岩地层效率较高。研究结果可为锥形PDC齿破碎砾岩层及软硬交错等非均质地层的研究提供参考。

• 单位
  油气藏地质及开发工程国家重点实验室; 西南石油大学; 油气资源与探测国家重点实验室; 中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司; 中国石油大学（北京）