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鉆頭設(shè)計技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

[2011/6/2]

　　眾所周知,鉆井是石油勘探開發(fā)的”領(lǐng)頭”,行業(yè)里有一句名言:”鉆頭不到,石油不冒”,指的就是這個道理.因此,隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展,對各種高性能鉆頭的需求量也大幅上升.而當(dāng)前不斷推出的獨特的鉆頭產(chǎn)品以及鉆頭設(shè)計系統(tǒng),更加推動了鉆頭設(shè)計制造技術(shù)的發(fā)展.

　　以下介紹幾種國外的鉆頭新產(chǎn)品,它們從不同的方面預(yù)示了鉆頭設(shè)計技術(shù)的未來發(fā)展趨勢:

　　1. IDEAS系統(tǒng)&MDi616 PDC鉆頭

　　IDEAS系統(tǒng)是Smith鉆頭技術(shù)公司開發(fā)的一種通過動態(tài)模擬和模型理論來驗證鉆頭設(shè)計性能的軟件系統(tǒng). 它不僅能對鉆頭的動態(tài)數(shù)據(jù)、地質(zhì)信息、底部鉆具組合的情況進(jìn)行分析,還能對巖石與切削齒之間的相互作用進(jìn)行預(yù)估.該公司的MDi616 PDC鉆頭就是也運用IDEAS軟件設(shè)計的,具有良好的導(dǎo)向性和穩(wěn)定性.

　　2.PDC鉆頭

　　這是一種配有新興耐磨切削齒的Quantec系列PDC鉆頭,由Hughes Christensen公司應(yīng)用新型設(shè)計工藝制造.通過與具體鉆井工程相匹配的新型耐磨齒和鉆頭結(jié)構(gòu),該鉆頭能夠獲得更高的平均機(jī)械鉆速、更好的穩(wěn)定性與耐用性、降低鉆井成本、提高鉆頭的機(jī)械和水力效率.該公司的SmoothCut切削深度控制專利技術(shù)使鉆頭更為平穩(wěn)地鉆進(jìn),從而減輕切削齒的早期磨損.

　　3. RockForce 系列牙輪鉆頭(用于小井眼鉆井)

　　采用了高效能牙輪保持系統(tǒng)、全新的壓力補(bǔ)償系統(tǒng)以及新配方的合成潤滑劑,再配合計算機(jī)切削結(jié)構(gòu)建模, RockForce 系列牙輪鉆頭優(yōu)化了鉆頭的水力參數(shù),提高了鉆頭軸承的耐用性.在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向和馬達(dá)導(dǎo)向應(yīng)用中創(chuàng)造了新的軸承耐用記錄.該公司研發(fā)的SystemMatched優(yōu)化軟件工具,更是將定向功能和驅(qū)動系統(tǒng)整合用于優(yōu)化鉆頭設(shè)計,使鉆頭具有更可靠的導(dǎo)向性.

　　4. DutaDiamond金剛石孕鑲鉆頭

　　DutaDiamond金剛石孕鑲鉆頭是Reed-Hycalog公司專門設(shè)計的用于硬地層、研磨性地層以及那些PDC鉆頭不易剪切鉆進(jìn)的地層.當(dāng)用于井下渦輪鉆具或高速螺桿鉆具時,這種鉆頭要比布齒密度高的固定切削齒鉆頭的鉆速更快、進(jìn)尺更多.

　　5. Varel的鉆頭設(shè)計軟件以及專用鉆頭

　　作為世界上最大的鉆頭獨立供應(yīng)商,Varel開發(fā)出了眾多適用于特殊鉆井環(huán)境的專用鉆頭,并且應(yīng)用其先進(jìn)的鉆頭設(shè)計軟件為導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)設(shè)計配套鉆頭,使其在鉆進(jìn)的可控性和定向性方面取得了良好的效果.例如GeoScience測井?dāng)?shù)據(jù)分析軟件,SPOT鉆井軟件及CFD計算流體力學(xué)軟等.

　　Varel推出的High Energy牙輪鉆頭系列則是通過對鉆頭零件進(jìn)行散熱和更有效的井眼清潔,獲得更高的效率,滿足鉆井作業(yè)的需求.而該公司近期推出的使用于欠平衡鉆井的牙輪鉆頭系列 (包括空氣、泡沫和霧化鉆井等),則是利用該公司的一項專利技術(shù)降低密封內(nèi)部的溫度延長密封壽命,以一個圓錐形的密封原版來抵御井地壓力波動和保證良好密封界面,這對于在欠平衡鉆井中,保證承受巨大內(nèi)壓的之后乘正常工作具有重要作用.

　　除了以上幾種新型鉆頭之外,還有其他公司例如哈里伯頓Security DBS鉆頭公司為了解決長期以來牙輪鉆頭由于湍流造成的排屑困難問題,在新的設(shè)計平臺中融入了流體流動優(yōu)化新技術(shù);與此同時,為了克服在極端高溫高壓硬地層鉆井獲得的巖屑尺寸小的問題,道達(dá)爾和Diamant鉆井服務(wù)公司聯(lián)合開發(fā)了一種能夠在垂直井中生成微小巖心的鉆頭—微小巖心取心鉆頭(MCB).

　　由此可見,國外鉆頭制造公司在新產(chǎn)品開發(fā)過程中有一個共同的特點——都十分注重新技術(shù)和新產(chǎn)品的持續(xù)開發(fā),并且特別注意將產(chǎn)品技術(shù)與實際操作緊密結(jié)合起來,不僅為新技術(shù)開發(fā)和新產(chǎn)品推廣提供了動力源,同時也使相關(guān)的技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)揮了其最大的功效.