微取心PDC钻头的研制与应用*

贺 庆

(中国石化华东油气分公司石油工程技术研究院)

中石化华东油气田苏北工区属于复杂小断块油气藏，储层薄且产状多变，在钻井过程中，对储层的判断往往需要通过岩屑录井等手段实现。PDC钻头在提高钻井速度、降低钻井成本、增加经济效益的同时，受破岩方式所限(对软地层刮切，对硬地层刮切为主，剪切为辅)，在钻进时生成的岩屑颗粒较小，尤其是胶结松散的砂岩地层，岩屑颗粒以粉末为主，不能满足地质录井对岩屑颗粒粒径的要求，降低了地质录井的准确性，尤其是在探井和水平井实施过程中，为获取能够满足要求的岩屑，在钻至储层前，需提前更换牙轮钻头，一方面降低了机械钻速和钻井效率；另一方面增加了钻头消耗和钻井成本。

因此，研制一种既能满足快速钻进需要，又能满足地质录井需要的PDC钻头，对苏北工区勘探开发工作的进一步提速提效有着重要意义。

一、微取心PDC钻头的研制

苏北工区自上而下钻遇东台组、盐城组、三垛组、戴南组、阜宁组和浦口组，岩性以砂岩、泥岩为主，地层可钻性在3～6之间。苏北工区微取心PDC钻头的研制主要包括常规破岩结构设计和微心结构设计。常规破岩结构主要包含剖面轮廓设计、稳定性设计、布齿设计选择等常规PDC钻头所涉及到的内容[1-4]，其主要目的是实现微取心钻头的正常钻进，达到一定的机械钻速和使用寿命；微心结构主要包无中心钻头设计和限制器及限制方式研究等，其主要目的是实现微岩心的形成，满足地质录井需要，同时保证钻井安全，不至于形成钻头磨心。……