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AxeBlade脊状斧式金刚石切削齿钻头

AxeBlade脊状斧式金刚石切削齿钻头

斯伦贝谢旗下的Smith钻头公司推出的AxeBlade脊状斧式金刚石切削齿钻头在Eagle Ford页岩等区域进行了多次应用。结果显示,该钻头可有效提高机械钻速、优化造斜率并减小扭矩。

来自 | Schlumberger
编译 | 白小明

AxeBlade*脊状斧式金刚石切削齿钻头,Axe*切削齿沿钻头端面分布,通过提高破岩效率和抗冲击性能,扩大了钻头应用范围,提高了机械钻速和导向性。

Axe脊状斧式金刚石切削元件的全新一代3D齿结构,集成了常规PDC钻头剪切破岩和硬质合金钻头挤压破岩的功能。

技术优势

提高破岩效率

Axe斧式切削齿采用独特的脊状结构,结合了剪切破岩和挤压破岩作用,使PDC钻头可以以一种全新的方式切削岩石。这种切削方式至少可提高22%的吃入深度,破碎更多的地层岩石;与普通PDC切削齿相比,使用相同的钻压和转速,Axe斧式切削齿可以提高瞬时机械钻速。

Axe斧式切削齿可以用于多种钻头设计,在各种需要提高机械钻速、降低成本的作业中,均可以使用AxeBlade钻头。与常规PDC钻头相比,AxeBlade钻头最多可以提高29%的机械钻速,为客户节约钻机时间和成本。

加厚齿脊上的金刚石层

Axe斧式切削齿全新的脊状设计,采用独特的聚晶金刚石颗粒混合配方,可以更有效地进行散热,提高抗冲击性。

更厚的金刚石层,使Axe斧式切削齿的脊部能够承受更高的应力集中。将脊状齿沿钻头端面分布形成AxeBlade钻头,脊状齿在地层中有更好的耐久性,而普通齿可能会损坏。

提高每趟钻的机械钻速

在实验室进行测试时,给常规PDC齿和Axe齿施加31kN的钻压,以18m/h的机械钻速切削硬化钢块,模拟在硬石灰岩地层的钻进情况。结果表明,较常规钻头脊部厚70%的金刚石层,提高了Axe切削齿的抗冲击性,使AxeBlade钻头能够在整趟钻均保持高机械钻速。

加强定向钻井控制

定向钻井中,由于AxeBlade钻头的Axe切削齿采用更具攻击性的几何结构,减小了钻头处的扭矩,因此可以更好地控制井眼轨迹。在帮助用户提高整体机械钻速的同时,这一优势也减小了反扭矩的波动,获得更好的造斜率。

AxeBlade钻头通过提供更好的导向性,优化井眼轨迹,缩短完成定向目标的时间,从而最大化储层接触面积,减少非生产时间(NPT)。

扭矩对比:常规PDC齿VS Axe切削齿

扭矩对比:常规PDC齿 VS Axe切削齿

扭矩对比:常规PDC齿 VS Axe切削齿

优化扭矩和机械钻速

利用IDEAS*综合动态设计与分析平台,进行无限元分析来对比AxeBlade 钻头和常规PDC钻头的性能。模拟在页岩-碳酸盐岩过渡地层(无侧限抗压强度,即UCS为69~138MPa)旋转和滑动钻进时,AxeBlade钻头的工具面更好控制,导向性更好,而且总扭矩更低、扭矩波动更小。

研究人员在英格兰剑桥附近的斯伦贝谢Gould研究中心(Gould Research Center,简称SGR)对钻头进行了测试,采用了一个巨大的地面钻井机器(LAM),对比AxeBlade钻头和常规PDC钻头的钻井表现。测试中使用不同的钻头,钻进约12m的石灰岩(UCS为152MPa)。

结果显示,AxeBlade钻头所需扭矩更小,大幅提高了机械钻速。振动监测短节采集的数据显示,AxeBlade钻头减小了横向振动,有利于提高井眼质量。

应用案例

作业地点

Eagle Ford页岩

技术挑战

用户在Eagle Ford页岩区块的石灰岩、页岩地层钻进时,希望采用AxeBlade钻头配合大压差马达,提高机械钻速并强化工具面控制。

应用结果

1.35小时完成1093m进尺,平均机械钻速31.2m/h,与前一口井相比,机械钻速提高了29%;
2.与对比基准钻头相比,AxeBlade钻头稳住了工具面、实现了造斜、减小了反扭矩。

英文原文请点击 (展开/收缩)

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