PDC钻头在钻井施工中的应用研究

于和军

（大庆钻探工程公司钻井二公司HSE监督站，黑龙江大庆 163413）

PDC钻头在钻井施工中的应用研究

于和军

（大庆钻探工程公司钻井二公司HSE监督站，黑龙江大庆 163413）

从石油钻井施工中采用PDC钻头的必要性入手，分析了钻井施工中PDC钻头的优选技术要点，提出了钻井施工中PDC钻头的应用要点，以便于更好地促进钻井施工成效的提升。

PDC钻头；钻井施工；应用

Abstract：Based on the necessity of using PDC bit in the construction of oil drilling，the key points of PDC bit in drilling construction are analyzed，and the application points of PDC bit in drilling construction are put forward in order to better promote the improvement of drilling construction.

Key words：PDC bit；drilling construction；application

在当前钻井工艺快速完善的今天，钻井技术水平得到了快速的发展。在钻头市场中，正随着PDC钻头技术水平的提升而得到了广泛的应用。但是只有合理的应用PDC钻头，才能更好地将钻速提升的同时实现降本增效的目的。

1 石油钻井施工中采用PDC钻头的必要性

一是PDC钻头具有较高的机械转速和较强的耐磨性能，具有较长的寿命，能有效地将钻井时效提升。在整个钻井施工中的钻压较小，能有效地避免井斜的情况出现，尤其是能将钻机事故出现的几率降到最低，同时还能促进钻井使用寿命的提升。

二是PDC钻头采用的是人造金刚石材料制作而成，不仅具有较高的抗研磨性，而且具有较高的抗冲击性能。同时其自身的热稳定性较强，极限时高达1 150℃，其破岩机理主要在于其具有较高的剪切作用。

三是合理的应用PDC钻头，能更好地促进钻井成本的降低。某油田企业在钻井施工中，采用的钻头为某品牌的PDC钻头，其喷嘴的直径为10×10×10×10×10×11的五刀翼PDC钻头，在A井中，因为施工人员的经验不足，使得机械钻速只有22.5m/h，而在B井中，采用是这一钻头进行复合钻井，其机械钻速提升到42.57m/h，而在C井内采用的是这一钻头进行常规钻进，机械钻速是34.56m/h，在D井中采用这一钻头进行复合钻进，其机械钻速是32.33m/h。所以，只有在PDC钻头应用过程中对钻井参数进行优化，确保所选钻井液良好，最终有效地促进PDC钻头应用成效的提升，同时还能降低其成本。

2 PDC钻头的优选技术要点

为了更好地在钻井施工中加强PDC钻头的应用，在意识到强化PDC钻头应用的同时，还应注PDC钻头的优选。在选择过程中，应紧密结合所钻岩层的特点和钻进能力与水马力和耐磨性能以及导向能力等因素。由于其主要在软中硬地层钻进施工中的应用，而在钻进时形成的岩屑较多，而水力能量又是清洗和冷却钻头不可或缺的因素，所以水力能量是否具有较高的利用率，将直接对钻头的机械钻速带来影响。当钻头和地层作用时，其主要分成切削结构和主动保径与被动保径三种结构，所以其钻进能力将对钻井成本带来的影响最大。而钻进能力主要取决于切削件的特点、排布、数量、尺寸以及后耙角等参数。所以主要是将切削件的后耙角减小之后促进钻速的提升，而此时切削件自身的抗冲击性能也会因此下降。所以，钻头的选择主要受到抗压强度和研磨性能以及孔隙压力带来的影响。

3 PDC钻头在钻井施工中的应用要点与注意事项

3.1 应用要点

一是在小眼井钻井施工中应用PDC钻头时，主要是与液压力加压器和井下马达的高度配合，不仅钻速高，而且在钻压上没有限制，钻头安全可靠的使用，且在钻井时对地层带来的振动较小，且速度较快。所以小眼井钻井施工应用PDC钻头需要与相关工具配合使用。

二是在容易缩径的地层中应用PDC钻头时，主要是采用双心PDC钻头或者偏心PDC钻头，这样就能增强其的穿越能力，促进钻头使用寿命的提升，从而更好地促进钻进开发成效的提升。

三是在水平定向井钻进施工中应用PDC钻头时，主要是采用低钻压进行钻进，将动力钻和PDC钻头进行有效的配合，切实注重其钻头的组合，才能促进钻井成效的提升。

四是在容易倾斜的直井钻井中应用PDC钻头时，其在超低钻压下提高钻速，才能更好地促进其钻井成效的提升。常见的钻具组合有：偏轴钟摆防斜钻具组合、偏轴防斜钻具组合。同时还要加强井斜情况的监测，才能更好地实现防斜快打的目标。

3.2 注意要点

一是在应用PDC钻头钻进之前，在进入钻进区域之后，应时刻注意钻时的变化，尤其是钻时发生变化时，不管是变慢还是严重连续蹩跳的情况时，应及时的起钻，才能确保PDC钻头从岩层的穿过。

二是在钻头快要靠近井底时，需要把泵排量开到最大，再将转盘启动，且转速是在30～60r/min之间，并缓慢下钻，当钻头接触到井底之后方能停钻。

三是在形成新的井底之后，在增压时应做到平缓而又均匀，当钻压增加正常钻压之后，停止加压。在一些松软的地层中，钻压和起钻钻压大致一样。而在较硬地层中，由于钻头在磨合形成新井底时需要的时间较长，所以其最终钻压较高。

四是在钻进过程中，若存在钻遇岩性变化的地层，就需要及时地连续地加强对其的监测，并及时地对钻压与转速进行调整，才能确保钻头寿命得到最优化，钻进速度得到更好地控制。此外，还应严格按照钻井预案进行及时的优化和完善，尽可能地确保整个钻进过程顺利的完成和钻进任务的高效实施。

4 结束语

综上所述，在钻井施工中，加强PDC钻头的应用，具有十分重要的作用。所以在施工中必须注重PDC钻头的选择，并切实掌握其技术要点，尽可能地提高钻井施工成效，才能更好地完成钻井施工任务，提高工程效率，降低成本，实现经济效益的最优化。

[1] 刘刚.弧角型PDC钻头在煤矿定向排水孔施工中的应用[J].金刚石与磨料磨具工程，2015，（4）：11-14+21.

Application of PDC Drill in Drilling Construction

Yu He-jun

TD421.25

A

1003–6490（2017）09–0243–01

2017–07–08

于和军（1973—），男，黑龙江大庆人，助理工程师，主要从事HSE监督工作。