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钻井钻头的优选

2018-09-10 15:53 未知 []
  1、钻头选型原則
  钻头选用,必须考虑其关键的影响因素,考虑地层岩性、井身结构、钻具组合、钻井液性能、邻井情况以及期望值和经济评价。在现场施工中,钻头选型的一般原则是:根据地层特性,选择综合性能良好,使用寿命长,机械钻速高,能适应动力钻具特性的高效钻头。选用的钻头,攻击性要强、清洗效果好,以提高机械钻速;牙齿耐磨性要好、抗冲击性要强、保径效果要好、耐冲蚀性要强,以延长钻头寿命;轴承密封要好,以延长轴承寿命;钻头导向性要好,以满足井眼要求;稳定性要好,以便钻头工作平稳。
潜孔钻头
  2、常用的钻头选型的方法
  目前,国内已成功地开发出多种形式的钻头优选方法和技术。大体上呈现出三大技术发展方向和各自的研究领域,我们通过对其主要技术发展方向的研究,以及对各种钻头优选方法上优劣性的评价,再结合我们实际现场应用状况分析,确定出一种综合性强的钻头优选方法。西南石油工程临盘钻井分公司常用的钻头选型方法
  (1)根据邻井资料选型
  对邻井相关资料逐地层逐钻头进行分析,以最优钻速和进尺为标准,从中选出合适的钻头类型和钻井参数。
  (2)根据钻头分类标准选型
  因各钻头生产厂家所生产的各种类型钻头是根据岩石的软硬特性设计的,这样一来就可根据所钻地层的软硬级别选用对应的钻头类型。
  (3)根据统计方法选型
  一般地,老油区有着丰富的钻头使用资料,对这些资料进行统计分析,得到各类钻头的定量使用指标,如机械钻速、钻头寿命、钻头进尺、每米成本等,根据各项指标的高低进行对比完成钻头选型。
  常用的这几种钻头选型方法均依靠室内测定的岩石可钻性,是目前现场采用较为普遍的钻头选型方法。由于岩石可钻性表征了岩石抵抗钻头破碎的能力,是选择钻头、提高钻井速度的基础,因此这类钻头选型方法在现场应用中具有很强的指导作用。但这类钻头选型方法由于受主客观条件的限制,存在很多不足,如不能全面反映岩石在地下所处的高温高压情况。难以全面反映不均匀地层岩石性质的变化。由于经济和技术的原因,不可能对整个地层都取心,难以建立连续剖面。在井下复杂、岩性变化大的区域,室内测定的数据对钻井缺乏对比性。为了全面掌握某一地区可钻性情况,必须进行大量的岩心测定,耗资费力,工作量大。
  从80年代开始,国内外不少人便试图利用比能法和dc指数法对岩石可钻性进行研究,但由于外界影响因素多,考虑的参数不足而难于推广。特别是,对地质状况特殊、断层复杂,地层岩性变化很大的区域,采用此类钻头选型方法在现场实施中的效果不佳。
  3、利用数学分析进行钻头选型方法
  由于影响钻头使用效果的因素是多方面的,在钻头工作过程中,诸如:钻头磨损程度、岩石可钻性、岩石研磨性、轴承磨损系数等多个影响因素的可知程度都很难确定。因此,有人便在研究过程中引入模糊数学和数值分析的理论,将这些不可知因素进行有效的数学处理,求归出一种更合理的数学模型,从而在钻头选型方法上更具指导意义,这当中较为著名的有:
  (1)钻头选型的地层模糊聚类研究
  聚类分析是数理统计研究中“物以类聚”的一种多元分析方法。由于事物在许多情况下带有模糊性,因此用模糊数学方法进行聚类分析就能使分类更切合实际。确定了所钻地层与各已知地层的分类情况后,可参照与新地层最接近的某一或某几种已知地层的钻头选用情况选择钻头。
  (2)神经网络算法的钻头选型方法
  早在50年代,研究人员就开始模拟动物神经系统的某些功能,来进行非线性模型的辨识,他们采用了软件与硬件,建立了许多以大量处理单元为结点和处理单元之间互联的拓扑网络,并将上述模拟合称之为人工神经网络,目前较为普遍的模型分类网络有6种。另外,诸如数学分析中的灰色理论,盈亏数值分析,模糊数学统计分析等数学方法都有人将其应用于钻头选型方法中,并取得了一定的使用效果,但这些钻头选型方法在现场应用过程中往往存在一定的问题,例如:操作过于复杂,理论性较强,依据性差,准确性有待于提高等等,在今后的研究中需要进一步的完善。
  (3)利用测井资料进行钻头选型的方法
  国内外在钻头选型方法研究中发现,测井资料中蕴藏着大量的地层信息,通过对其进行处理与分析,可以估算出整个地层剖面上的岩石力学参数、地层压力(系统)参数,以及其他一些对钻井工程有用的信息。同时,测井资料能全面反映地层的不均匀特性,有很好的连续性,能弥补未能取心层段不能确定可钻性级数的缺陷,且便于建立连续剖面。因此,国内外钻井研究工作者相继开展了利用测井资料预测地层岩性、进行钻头选型的研究工作。利用该方法计算得出的岩石可钻性变化规律用于指导钻头选型,具有很强的科学性。因此,这类钻头选型方法在钻井工程中的应用具有特别重要的意义,有着很强的实用性和先进性。
  

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