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                  PDC鉆頭的發展及范圍

                  發布時間:2019-07-23作者:點擊:23810

                    PDC鉆頭是人造聚晶金剛石復合片鉆頭的簡稱,PDC鉆頭真正具有劃時代的發展并投入使用是在80年代末,當Amoco Production公司驗證鉆頭回旋是阻礙PDC鉆頭有效應用的主要原因,這使PDC鉆頭技術有了一個***性的突破。

                    鉆頭回旋是指鉆頭偏移了鉆頭幾何中心線進行旋轉工作。在鉆頭發生回旋過程中,鉆頭的瞬時旋轉中心總是變化,它不是和井眼中心保持在同一條中心線上。切削齒在徑向移動,甚至相對于地層巖石面向后移動。鉆頭回旋產生的井底造形形狀能夠造成PDC切削齒的金剛石層掉片或沖擊破壞,加速鉆頭的磨損,降低鉆頭工作壽命。

                    在計算機輔助設計和計算機輔助加工(CAD/CAM)和計算機輔助工程(CAE)進行有限元分析的推動下,開發了鉆頭抗回旋技術,井底動態流場模擬技術應用于水力設計,大大提高了鉆頭的工作壽命和機械鉆速。

                    PDC鉆頭獲得高機械鉆速的***大一項障礙是避免PDC切削齒過熱。PDC金剛石層和碳化鎢基體有著不同的熱膨脹系數,在高溫下會導致PDC切削齒出現熱裂紋。為了減少在鉆井過程中PDC切削齒出現的熱裂紋影響,***近成功地開發出在PDC金剛石層和碳化鎢基體之間具有各種幾何形狀交接面的PDC切削齒,這些高質量的PDC切削齒具有很高的抗研磨性,即使出現磨損,仍然會有許多金剛石保留在碳化鎢基體上繼續切削地層。這種非平面形狀的幾何結構,大大提高了PDC切削齒在井下的工作壽命。

                    冶金技術、水力條件、PDC切削齒等技術的快速發展,雖然沒有能夠減低鉆頭的成本,但這些技術***終使PDC鉆頭鉆的進尺更多,可以在多套不同地層下有效鉆進。這些技術的發展帶來的另外一項重大進步是PDC鉆頭可以鉆硬夾層。

                    PDC鉆頭機械鉆速和壽命的提高,在以前認為僅能使用牙輪鉆頭的地層,目前也能夠用PDC鉆頭鉆穿。

                    PDC鉆頭目前經常使用在井底需要鉆頭長時間工作的井段、油基泥漿、或在非縮徑井段使用的水基泥漿。在高轉速鉆具上,PDC鉆頭也具有優越性,如渦輪鉆具、螺桿鉆具或造斜井段。

                    PDC鉆頭經常使用在低抗壓強度、膠結性差、低研磨性、或帶有薄夾層的地層中,如鹽巖、石膏巖、泥灰巖、灰巖等,中等抗壓強度、具有一定研磨性和脆性的地層,如砂泥巖、硅質頁巖、孔隙性碳酸巖和石膏巖。但PDC鉆頭在高抗壓強度、致密膠結的研磨性砂巖、燧石和花崗巖、剛玉、黃鐵礦、礫石中使用效果不好。一般PDC可鉆地層的抗壓強度低于18000PSI、巖石研磨性低于41°(巖石的內磨察角IAF值)。


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