摘要：针对混合钻头的切削结构轮廓图进行布齿设计存在的局限性,提出了一种在UG建模环境下绘制混合钻头井底齿坑模型图的方法。齿坑模型以三维模型的形式展示混合钻头切削结构的径向匹配、周向匹配、布齿密度、切削齿匹配以及相对高度等信息。采用C++语言进行UG的二次开发,可实现快速导入模型、齿坑模型图的自动绘制和模型保存等功能。该方法能够给混合钻头布齿设计提供参考,缩短布齿优化设计时间和混合钻头设计研发周期。实例应用结果表明,参考齿坑模型图可直观地观察混合钻头切削结构的复合匹配关系,从而对混合钻头进行高效的布齿优化设计。研究结果可为混合钻头布齿设计提供指导。

摘要：现有的常规PDC钻头和牙轮钻头均无法满足深硬地层、难钻性地层以及软硬交错地层的破岩要求。混合钻头在国内外的成功应用证明其具有较好的破岩效果,但对其破岩特性的研究还不够深入,导致混合钻头设计优化和推广受限。鉴于此,基于有限元分析法和弹塑性力学理论,以Drucker-Prager准则为岩石的本构关系,建立了混合钻头破岩仿真模型,开展了混合钻头破岩特性研究。研究结果表明:混合钻头破岩量大于单个PDC钻头和单个牙轮钻头破岩总量之和,这与现场结论一致;牙轮主导型混合钻头适用于硬地层,PDC主导型混合钻头适用于软地层;混合钻头破岩特性与其自身结构有关。混合钻头破特性研究为促进混合钻头的优化设计和混合钻头的现场应用奠定了基础。

摘要：为提高金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)钻头在强研磨性硬地层中的破岩效率和使用寿命,设计2只由PDC切削齿和金刚石孕镶块组合作为切削单元的PDC–金刚石孕镶块新型混合钻头,并在冀中某断层区块石英岩地层进行现场试验。试验结果表明:与同井段使用过的牙轮钻头的平均值相比,1#PDC–金刚石孕镶块混合钻头的平均机械钻速提高52.30%,平均钻头进尺提高97.30%;与牙轮钻头的平均值和M1375D PDC钻头相比,2#PDC–金刚石孕镶块混合钻头的平均机械钻速分别提高30.85%和32.30%,平均钻头进尺分别提高70.50%和47.40%。PDC–金刚石孕镶块混合钻头极大地提高了强研磨性硬地层中的钻进效率,降低了钻井成本。

摘要：为更加合理地设计适用于强研磨性硬地层的混合金钢石复合汽钻头(PDC)钻头,首先对东北油田、青海油田钻进火成岩地层磨损的PDC钻头进行收集,运用ST—500A电子显微镜和ⅤⅢⅢ2.2C相机测量软件分别从宏观和微观两个方面观测PDC切削齿的磨损形态,分析其磨损机理,找出失效原因。测量钻头冠部刨面线上切削齿的磨损高度,绘制PDC钻头切削齿磨损分布曲线,为PDC钻头的改进提供理论指导。设计并加工PDC孕镶块混合微钻头进行室内钻孔实验,研究不同切削齿出露量对钻头破岩效率的影响规律,并对PDC孕镶块混合钻头进行优化后设计了一种PDC孕镶块全尺寸混合钻头,用于东北油田辽松盆地金山区块金谷1-1HF井的基底地层钻进,相比同井段的PDC及牙轮钻头,钻速与进尺均有较大提升。

摘要：为提高PDC钻头在花岗岩、石英岩等硬、超硬地层及强研磨性地层中的适用性,设计了一种前排为PDC齿、后排为金刚石孕镶块(简称孕镶块)的混合钻头,并通过室内实验对花岗岩和硬砂岩中混合钻头最优布齿方式进行了研究。实验结果表明:2种岩石中纯PDC钻头钻速均随PDC齿磨损高度的增加呈现先慢后快再慢的下降趋势,当PDC齿磨损高度超过临界值以后(花岗岩为1.0 mm,硬砂岩为0.5 mm),通过布置后排孕镶块可以再次提高混合钻头钻速,混合钻头同时具有PDC钻头破岩效率高和金刚石钻头工作寿命长的双重优点;花岗岩中钻头最优布齿方式为前排为PDC齿,后排孕镶块低于PDC主齿0.5~1.0 mm同轨布置,硬砂岩中钻头最优布齿方式为前排为PDC齿,后排孕镶块低于PDC主齿0.0~0.5 mm同轨布置。在室内实验基础上,设计2只混合钻头分别用于松辽盆地金山区块基底花岗岩和冀中雷家庄断层区块石英岩地层,现场应用表明,相比于常规PDC钻头和牙轮钻头,混合钻头具有更高的机械钻速和更长的使用寿命,有效缩短了钻井周期,节约了钻井成本,具有广阔的应用前景。

摘要：为更好地研究混合钻头的性能,分析混合钻头与岩石相互作用机制,使用C#语言对混合钻头牙齿的几何表面进行离散化,再将离散化得到的数据导入MATLAB软件生成模型。结果表明:用离散点绘制的牙齿模型与牙齿的三维实体模型基本一致,牙齿离散化的可行性和准确度非常高。切削齿工作部位几何面离散化有利于改进牙齿设计,优化钻头结构,从而提高破岩效率,为后续钻头的工作行为研究及钻头与岩石相互作用的研究提供参考。

摘要：近年来,随着长庆油田水平井的大规模开发,PDC钻头在斜井段使用过程中,仍然存在了一些影响斜井段快速钻进的因素。通过对斜井段使用的混合钻头基本情况和试验数据的分析,验证了在斜井段开发过程中,出现的一系列工具面不稳定、钻井效率低下等问题,使用混合钻头均可以使这些问题得到缓解,得到明显效益。

摘要：随着我国油气资源的不断开发,钻井深度也不断的加大,因而各钻井公司对钻头的质量有了更高的要求,近年来国外提出的将PDC钻头和牙轮钻头的优点结合,形成了具有PDC结构和牙轮结构的混合钻头,混合钻头设计合理,在钻井过程中会合理地融合两种钻头的切削作用,使其相互影响,从而在硬地层中利用牙轮钻头切削结构的缓冲作用,较好地减缓了PDC钻头的切削齿的磨损速度,并且当牙轮切削齿出现磨损后,PDC钻头的切削结构承担了较大部分的钻压,因而牙轮切削齿的磨损速度也可以得到较好的缓解,混合钻头可以在多种地层中整体提高了钻井效率。

摘要：为促使聚晶金刚石复合片(PDC)钻头能够在花岗岩等强研磨性地层中的适用程度有效提升,需要进行PDC-金刚石孕镶块混合钻头设计和应用,并且也需要通过进行必要的使用实验等方面,能够促使花岗岩和硬砂岩中混合钻头最优布齿方式等方面不断得到优化。在这一过程中,在相关实验的时候,其结果能够有效显现出来,岩石中所存在的纯PDC钻头钻速会随着PDC齿磨损高度的增加而出现由慢到快出现下降的情况,在PDC齿磨损的高度超出临界值的时候,可以在进行布置之后,排孕镶块能够对混合钻头钻速再次提升,并且其在具体应用的时候,也具有PDC钻头破岩效率高和金刚石钻头工作寿命长等特点,其中花岗岩中的钻头最优布齿方式主要是前排为PDC齿而其后排孕镶块主要在PDC主齿0.5~1.0 mm之间实施同轨布置处理,而硬砂岩中钻头最优布齿的方式主要是前排为PDC齿,其后排孕镶块要比PDC主齿低0.0~0.5 mm,从而进行同轨布置处理。在强研磨性硬地层中应用的PDC-金刚石孕镶块混合钻头设计分析的过程中,能够有效发现混合钻头和普通钻头相比具有更高的机械钻速和更长的使用寿命,使得钻井周期能够得以缩短,并且也促使钻井的成本能够减少,使得其具有更加宽广的发展前景。

摘要：真页1HF井是川东南地区槽档转换带道真向斜上的一口预探井,完钻井深5244m。该井具有压力层系复杂、水平段较长、地层可钻性差,易漏失等特点。通过井眼轨道、井身结构等设计优化,综合应用混合钻头、PDC+高效螺杆、旋转导向等国内外先进技术,顺利实现钻探目标,并试获高产工业气流,取得道真向斜勘探开发重大突破。