殼牌公司資深鉆井工程師指出，鉆井作業(yè)商的目標(biāo)是鉆出盡可能多的高性能井，并要保證是最低成本。那么究竟什么樣的鉆頭才能滿足鉆井作業(yè)商的具體需求呢？下面讓我們看看，近來(lái)國(guó)外其它主要鉆頭供應(yīng)商推出的鉆頭新品。
獨(dú)特的水平井專用鉆頭
Shear Bits公司于2008年成立于加拿大，專為加拿大西部鉆井市場(chǎng)提供PDC鉆頭。
該公司所有鉆頭都針對(duì)水力優(yōu)化而設(shè)計(jì)成多種等級(jí)，全部流道和排屑槽的形狀都可最大限度的減少流場(chǎng)死點(diǎn)，所有噴嘴都可互換，排屑槽皆為大尺寸設(shè)計(jì)且大多數(shù)鉆頭結(jié)構(gòu)都是在每個(gè)刀翼有多個(gè)噴嘴。該公司專用的第三規(guī)徑技術(shù)能通過(guò)三點(diǎn)金剛石覆蓋而保證鉆頭的耐用性。除了每個(gè)刀翼有三個(gè)PDC齒外，每個(gè)保徑墊都由碳化鎢合金構(gòu)成以提高其耐磨性。第三規(guī)徑技術(shù)中的最終PDC齒布局能使鉆頭有效的倒劃眼通過(guò)縮徑井段。
Shear Bits公司的設(shè)計(jì)技術(shù)不是建立在模擬基礎(chǔ)上，而是建立在具體用途的基礎(chǔ)之上。該公司擁有一套能幫助設(shè)計(jì)工程師開發(fā)成功鉆頭的分析工具，其設(shè)計(jì)系統(tǒng)建立在對(duì)每只鉆頭建立三維模型的基礎(chǔ)上，其中包括專有的切削齒布置算法，重點(diǎn)是理解PDC齒與巖層間的幾何作用關(guān)系。該公司的目標(biāo)不是預(yù)測(cè)鉆頭的鉆井性能，而是通過(guò)工程設(shè)計(jì)而生產(chǎn)出能實(shí)現(xiàn)所需性能的鉆頭設(shè)計(jì)幾何形狀，其中最重要的步驟是在完成初始設(shè)計(jì)和對(duì)首批鉆頭進(jìn)行試驗(yàn)之后。此時(shí)，設(shè)計(jì)人員要對(duì)鈍鉆頭狀況進(jìn)行詳細(xì)的評(píng)估，并以所鉆地層為基礎(chǔ)結(jié)合具體用途來(lái)開發(fā)下一只鉆頭，隨著新型PDC齒的開發(fā)和新型鉆頭幾何形狀的生成，鉆頭設(shè)計(jì)技術(shù)也隨之改變，以便與目標(biāo)用途中的變量相吻合，這就是Shear Bits公司以具體用途為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)技術(shù)，開發(fā)過(guò)程中的每一階段都著眼于鉆頭的井下性能而不是計(jì)算機(jī)模擬。
該公司擁有4個(gè)系列的PDC鉆頭，每個(gè)系列都含有具體的技術(shù)以使其能在具體應(yīng)用中發(fā)揮最佳性能。其定向井系列鉆頭可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的工具面控制而不會(huì)損失其機(jī)械鉆速，鉆頭滑動(dòng)時(shí)可進(jìn)行定向操作，而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)則速度快，鉆頭輪廓為專有的幾何形狀，整體長(zhǎng)度短但同時(shí)又能在鉆頭臺(tái)肩處保持充足的金剛石量。
通過(guò)在每個(gè)刀翼上增加PDC齒的排數(shù)，該公司形成了多排齒系列鉆頭，這種鉆頭可被設(shè)計(jì)出多種獨(dú)特特征，從而在復(fù)雜地層中取得良好鉆進(jìn)效果。而該公司的水平井系列鉆頭則配備了特殊的保徑墊，以便能夠?qū)崿F(xiàn)與井壁的最大環(huán)形接觸，而同時(shí)又能保持鉆頭的總長(zhǎng)度較短；鉆頭上的主要PDC切削結(jié)構(gòu)能夠在沒有過(guò)多側(cè)切的情況下有效的向前鉆進(jìn)，因而限制了鉆頭鉆進(jìn)時(shí)的下斜傾向。
該公司稱，到目前為止還沒有哪家鉆頭廠家擁有專門為水平井應(yīng)用而開發(fā)的鉆頭，所有其他廠家都是用其為定向井開發(fā)的鉆頭來(lái)鉆水平井段的，這樣做從功能上而言是可行的，但是只要鉆頭是為兩種不同用途而設(shè)計(jì)的，則鉆頭的性能總是在至少一種用途中是打折扣的，且常常是在兩種用途中都會(huì)打折扣。到目前為止，該公司鉆頭所創(chuàng)記錄的一半都是在水平鉆井應(yīng)用中取得的。
在加拿大的一口井中，Shear Bits公司在一個(gè)通常機(jī)械鉆速很低的井段大幅提高了機(jī)械鉆速。該公司采用了其6 1/8英寸的SH513和6 1/8英寸的SH513D PDC鉆頭，SH513D鉆頭具有雙排齒特征。所鉆的是一段600~700米的水平井段，該井段地層主要是抗壓強(qiáng)度為15~20 kpsi的白云巖。在分析了實(shí)際情況后，該公司同時(shí)開發(fā)了兩種水平井系列鉆頭，以便能夠?qū)煞N概念進(jìn)行快速試驗(yàn)。其SH513鉆頭用時(shí)31.3小時(shí)鉆進(jìn)了644米，機(jī)械鉆速為20.6米/小時(shí)，與鄰井最快的鉆速相比提高了166%；而另一只SH513D鉆頭鉆進(jìn)的井段更長(zhǎng)，達(dá)689米，但機(jī)械鉆速還是達(dá)到了19.7米/小時(shí)，比鄰井第二快的鉆速快了很多。
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