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复合钻进用PDC钻头研究与应用

张延洪  
【摘要】:复合钻井方式既可连续控制井眼轨迹和减少起下钻次数,同时还能提高机械钻速,是一种高效的可控钻井方式,已得到广泛重视及越来越多的实际应用。常规PDC钻头基本上是针对转盘钻井设计的,所需扭矩较大。在一定钻压条件下,井下动力钻具容易发生转速降低或制动现象,达不到复合钻井的预期效果。结合庆阳区块地层可钻性评价和复合钻井技术的特殊需求,开发研制新型复合钻进用PDC钻头,对提高庆阳区块整体钻井速度具有重要意义。 井底流场是钻头水力问题的直接表现场所,通过对钻头井底流场中流动现象的认识分析,可发现钻头水力问题的所在,更合理地改进喷嘴组配,设计排屑槽道。由于PDC钻头井底流场是结构非常复杂的三维非自由多股射流湍流流场,用理论和实验手段很难得到井底射流的流动特性。本项目通过开展PDC钻头井底流场模拟分析技术研究,建立了PDC钻头水力参数优化设计数学模型,开发了PDC钻头水力参数优化设计软件,为PDC钻头水力结构优化设计提供了可靠的理论依据和方法。本研究成果对指导PDC钻头的水力结构优化设计、提高PDC钻头的性能具有重要的工程实际意义。


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