鉆頭技術(shù)與鉆井活動(dòng)同步發(fā)展
新型旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向裝置
近來人們?cè)絹碓街匾晫?duì)可用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)(RSS)的鉆頭的研究，這類鉆頭使得設(shè)計(jì)更為復(fù)雜的井眼形狀成為可能，包括以前采用常規(guī)鉆井方法無法有效鉆進(jìn)的水平井和大位移井。
這種系統(tǒng)分為兩類，一類可稱做“推靠鉆頭(push-the-bit)”型，另一類為“擺動(dòng)鉆頭(point-the-bit)”型。無論選擇哪種類型，鉆頭的選擇都必須與RSS系統(tǒng)和地層相匹配，從而確保最基本的三個(gè)鉆井因素：鉆井效率、可導(dǎo)向性以及穩(wěn)定性。而保證了這些參數(shù)，就能使定向控制、井眼質(zhì)量以及振動(dòng)情況達(dá)到最佳。
重點(diǎn)關(guān)注硬巖地層
在硬地層中，PDC齒的沖擊損壞、熱損壞以及研磨性磨損都會(huì)局限其使用性能。通常人們認(rèn)為硬巖地層中含有抗壓強(qiáng)度很高的巖石，但事實(shí)上，硬地層只是難于鉆進(jìn)的巖石和地層。由于鉆井作業(yè)商會(huì)花費(fèi)多達(dá)占預(yù)算80%的費(fèi)用用于硬巖鉆井進(jìn)尺，而這類進(jìn)尺只占總鉆井進(jìn)尺的20%，所以對(duì)鉆頭的正確選型非常關(guān)鍵。
過去由于PDC鉆頭不能有效克服硬巖地層中的各種破壞力，所以牙輪鉆頭一直主導(dǎo)著硬巖鉆井市場(chǎng)。而現(xiàn)在，PDC鉆頭以其新技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)在硬地層的鉆井中日益取代牙輪鉆頭。
套管鉆井鉆頭
套管鉆頭有助于減小在下套管和襯管作業(yè)過程中的內(nèi)在風(fēng)險(xiǎn)。無論是在一次性操作過程中還是在以常規(guī)方法鉆完井眼以后，通過將襯管和套管向下鉆過問題區(qū)段，即可以有效地控制諸如井眼不穩(wěn)定、井漏、是否能將套管下到總深以及有效鉆入問題區(qū)段等挑戰(zhàn)。在這類鉆頭上布以全PDC切削結(jié)構(gòu)，可解決以前不能實(shí)現(xiàn)的在硬地層中鉆進(jìn)或擴(kuò)眼以及鉆更長(zhǎng)井段的需求。
休斯?克里斯坦森公司提供了這種套管鉆頭裝置。該公司的EZCase裝置包括一個(gè)特殊的合金冠部，在冠部配備全PDC切削結(jié)構(gòu)，能夠一次下井完成鉆進(jìn)和下套管，縮短了非鉆進(jìn)時(shí)間并降低了在有問題井眼中不能將套管或襯管下到井底總深的風(fēng)險(xiǎn)。使用這種新型鉆井裝置還能在有嚴(yán)重漏失或不穩(wěn)定的地層中成功完井，包括在壓裂碎石帶、循環(huán)液漏失區(qū)域、衰竭油氣藏區(qū)和有地下井噴的區(qū)域。另外，PDC鉆頭能鉆過EZCase裝置，因此無須額外的磨銑作業(yè)。
欠平衡鉆井鉆頭
瓦瑞爾國(guó)際公司最近推出一種新型滑動(dòng)軸承鉆頭，能滿足特殊設(shè)計(jì)的欠平衡鉆井鉆頭的需要，如采用空氣、水混合霧或泡沫作為循環(huán)介質(zhì)。
這種空氣噴射滑動(dòng)軸承鉆頭采用碳化鎢鑲齒切削結(jié)構(gòu)，專門為有效鉆進(jìn)地層、徹底清洗井眼和以最經(jīng)濟(jì)的方式進(jìn)行鉆井而設(shè)計(jì)，從而使鉆頭能夠在欠平衡鉆井條件下獲得高機(jī)械鉆速并同時(shí)減小滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)和鉆頭磨損。
該鉆頭的一個(gè)重要特征是其掌尖繞鉆頭密封區(qū)域的特殊邊緣形狀能夠防止頁巖聚集并延長(zhǎng)軸承壽命。為了保護(hù)密封，在鉆頭上采用了一種專有的硬質(zhì)金屬敷焊到掌尖邊緣和鉆頭牙掌的前導(dǎo)邊緣區(qū)域。同時(shí)，在掌尖上鑲硬質(zhì)合金齒也能延長(zhǎng)鉆頭壽命。
