金刚石定向钻进钻头质量的好坏、钻头类型与地层岩性是否适应,对加快钻井速度和提高单只钻头进尺起着重要的作用。钻一口油气井一般要使用不同尺寸的多只钻头,在钻上部地层时要使用直径较大的钻头,因钻头钻进的地层较软,单只钻头进尺多、使用的时间短,一个钻头一般可重复使用几口井;而在钻下部地层时要使用直径较小的钻头,因地层硬、单只钻头的进尺少,一般要使用多只钻头。一只下井新钻头钻井进尺的多少主要取决于钻头的尺寸、类型、地层的软硬和钻进参数的配合。一般来说,钻头尺寸越小、地层越硬,进尺越少;钻头尺寸越大、地层越软,钻头进尺就越多。
金刚石定向钻进钻头的破岩作用是由金刚石颗粒完成的。要知道钻头的破岩作用,就须了解单粒金刚石的破岩作用。在坚硬地层中,单粒金刚石在钻压作用下使岩石处于极高的应力状态下(约4200-5700MPa,有的资料认为可达6300MPa),使岩石发生岩性转变,由脆性变为塑性。单粒金刚石吃入地层,在扭矩作用下切削破岩,切削深度基本上等于金刚石颗粒的吃入深度。这一过程如同“犁地”故称为金刚石钻头的犁式切削作用。
金刚石定向钻进钻头在一些脆性较大的岩石里(如砂岩、石灰岩等),钻头上的金刚石颗粒在钻压扭矩的同时作用下,破碎岩石的体积远大于金刚石颗粒的吃入与旋转体积。当压力不大时,只能沿金刚石的运动方向形成小沟槽,加大压力则会使小沟槽深部与两侧的岩石破碎,超过金刚石颗粒的断面尺寸。
金刚石定向钻进钻头的破岩效果,除与岩性以及影响岩性的外界因素(如压力、温度、地层流体性质等)有关外,钻压大小是重要的影响因素。它和牙轮钻头一样,破岩时都具有表层破碎、疲劳破碎、体积破碎三种方式。只有当金刚石颗粒具有足够的比压吃入地层岩石,使岩石发生体积破碎时,才能取得理想的破岩效果。
金刚石定向钻进钻头下钻:
1、 下放金刚石钻头要慢,通过转盘,防喷器,套管悬挂器尤其要缓慢,以保护好切削齿。2、 注意上次起钻时出现的遇阻井段,下钻过程中遇到缩径和狗腿时应使钻头缓慢通过。
3、 距井底约1根单根时开始以50~60rpm的钻速旋转并开泵一额定排量冲洗井底。
4、 注意观察指重表和扭矩使金刚石钻头平稳接触井底。
金刚石定向钻进钻头造型
1、 保持额定排量,下放金刚石钻头至井底。
2、 采用缓慢钻进至少1m,以建立井底模型。
3、 以每次10kN的增加量将钻压增至正常钻进最佳值,严禁加压过猛,造成金刚石钻头的先期破坏。
4、 保持钻压恒定调整钻速以便获得最佳的钻进参数组合。