造斜井段PDC钻头个性化设计及应用
刘天恩（大港油田石油工程研究院，天津300000）
摘要：随着定向并理论与方法的发展，对于定向并的工具提出了更高的要求，PDC钻头以其自身的性能优势，在定向井钻并中发挥越来题重要的作用。由于PDC钻头在定向钻进过程中经常出现性能不稳定，工具面角度变化大、难以控制的现象，甚至造成井下故障，致使定向钻并周期长，机械钻速慢，钻并成本增加。图此提高PDC钻头稳定性，优化钻头设计，充分体现PDC钻头在定向钻进中的优势，对于提高定向并PDC 钻头的效率和寿命，加快油气资源开发具有重要意义。
关键词：造针并段;PDC钻头；个性化设计：
PDC钻头在定向钻进过程中经常出现性能不稳定，工具面角度变化大、难以控制的现象，使得定向钻井周期长，机械钻速慢，钻井成本增加。针对造斜井段机械钻速慢的问题，结合地层可钻性分析与钻头实际应用并段(直并段或定向井段)，开展造斜段PDC钻头个性化设计，对钻头定向性能和政击性能进行优化设计。
1地层岩石可钻性分析
结合对应深度的声波时差数据，回归得到了利用声波时差测井资料预测岩石可钻性级值的计算模型"-。利用室内实验数据获得PDC钻头的岩石可钻性模型，结合测井资料建立大港地区PDC钻头的岩石可钻性纵向剖面、横向剖面。并根据地层软硬程度与牙轮钻头可钻性级值的对应关系，对地层的软硬程度进行了划分，沙一段可钻性级值1.0-3.5，地层特性中软～中，沙二段可钻性级值2.0~5.5，地层特性软~中，
2钻头个性化设计 2.1定向性能优化
力平衡计算
复合片三维
图1PDC钻头个性化设计内容
优化的内容如下：
(1)优化布齿头型，缩短钻头设计长度，有利于提高钻头的可驾驭性。
(2)选择定向布齿轮廓线，保障钻头进攻性的前提下，优化万方数据
综合管理
切屑角度（60°），提升钻头的侧切能力，保障钻头定向工具面的稳定性。
（3）复合片高密度保径，短小的冠部结构，减少钻头扭矩波动，控制漂移趋势，提高钻头造斜效率。
(4)应用力平衡设计，常规钻头要求将径向不平衡力与钻压的比调整到2%以内对于定向钻头严格控制在1%以内，从根本上保证钻头钻进时的平稳性。
2.2攻击性能优化优化的内容如下：
(1)针对沙河孔店硬质砂泥岩互层，可钻性在5-6之间，优化布齿轮廓线，调整布齿密度和角度(20°)。
(2)为强化钻头水力效果，增加了水槽深度，优化了钻头流道模型；可调式7水眼配置，满足不同工况下的水力匹配。
（3）优选高性能抗磨损的进口复合片，提升钻头的使用寿命。
图2PDC钻头个性化设计内容
3应用效果
通过在GD14H井对PDC个性化钻头进行应用，GD14H井造斜段机械钻速同邻井相比得到提高，关键井段提高机械钻速取得突破。GD14H井全井机械钻速7.10m/h，造斜段（3916m 4291m)机械钻速3.02m/h，是之前完钻水平井造斜段机械钻速
的约3借。参考文献
[1]窦同伟，孙量涛，陈款芹等.新港1井地层可钻性与PDC 钻头个性化设计及应用[].中国石油和化工标准与质量.2013 23(8):138140
[2]刘天恩，付友文，窦同伟等.钻头选型新思路[]油气田地面工程.2011,30(1):8788
作者简介：刘天恩，男，1984年7月生，工程师，现在从事钻并工程相关工作。地址：天津市大港油田团结东路石油工程研究院。
2017年10月
化准
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