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◀钻井技术与装备▶连续管钻井个性化ＰＤＣ钻头降扭机理及试验研究∗杨高(中石油江汉机械研究所有限公司)杨高.连续管钻井个性化ＰＤＣ钻头降扭机理及试验研究[Ｊ].石油机械ꎬ２０２４ꎬ５２(４):３３－４０.ＹａｎｇＧａｏ.ＴｏｒｑｕｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｔｅｓｔｓｔｕｄｙｏｆＰＤＣｂｉｔｓｐｅｃｉａｌｌｙｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２４ꎬ５２(４):３３－４０.摘要:由于连续管自身管径小㊁柔性大等特性ꎬ在进行井下钻进时容易导致摩擦自锁和管柱屈曲ꎬ存在钻压施加困难㊁进尺低下等问题ꎮ为提高连续管在低钻压情况下的钻进能力ꎬ个性化设计了连续管钻井专用小尺寸ＰＤＣ钻头ꎮ通过单齿切削试验㊁水平井钻柱微钻头破岩试验㊁全钻头破岩试验开展小尺寸ＰＤＣ钻头的降扭机理研究ꎬ对比不同齿形对破岩效果的影响ꎮ研究结果表明:在ＰＤＣ切削齿前倾角较小时ꎬ破碎相同体积的岩石ꎬ宽刃齿所受切削力平均值比常规齿小１０ ３５％~２４ ５６％ꎻ同机械钻速情况下ꎬ宽刃齿钻头的扭矩小于常规齿钻头ꎬ最高降扭３７ ６４％ꎻ同转速和钻压情况下ꎬ宽刃齿钻头最高降扭２８ ５８％ꎬ钻压越大ꎬ降扭效果越显著ꎮ个性化设计的宽刃齿ＰＤＣ钻头更适用于连续管实现低钻压㊁低扭矩㊁高转速破岩ꎮ研究结果可为改善连续管钻井技术在低钻压钻进时的适应性提供新的解决思路和理论支撑ꎮ关键词:连续管钻井ꎻＰＤＣ钻头ꎻ宽刃齿ꎻ降扭ꎻ托压中图分类号:ＴＥ９２１㊀文献标识码:Ａ㊀ＤＯＩ:１０ １６０８２/ｊ ｃｎｋｉ ｉｓｓｎ １００１－４５７８ ２０２４ ０４ ００５ＴｏｒｑｕｅＲｅｄｕｃｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄＴｅｓｔＳｔｕｄｙｏｆＰＤＣＢｉｔＳｐｅｃｉａｌｌｙＤｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒＣｏｉｌｅｄＴｕｂｉｎｇＤｒｉｌｌｉｎｇＹａｎｇＧａｏ(ＪｉａｎｇｈａｎＭａｃｈｉｎｅｒｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＬｉｍｉｔｅｄＣｏｍｐａｎｙｏｆＣＮＰＣ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｄｕｅｔｏｓｍａｌｌｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｈｉｇｈｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇꎬｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｓｅｌｆ￣ｌｏｃｋｉｎｇａｎｄｂｕｃｋｌｉｎｇｅａｓ￣ｉｌｙｏｃｃｕｒｄｕｒｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇꎬｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｄｉｆｆｉｃｕｌｔＷＯＢａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔＲＯＰａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍ￣ｐｒｏｖｅｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｕｎｄｅｒｌｏｗＷＯＢꎬａｓｍａｌｌ￣ｓｉｚｅｄＰＤＣｂｉｔｕｓｅｄｆｏｒｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｗａｓｓｐｅｃｉａｌｌｙｄｅｓｉｇｎｅｄ.Ｂｙｍｅａｎｓｏｆｃｕｔｔｉｎｇｔｅｓｔｏｆｓｉｎｇｌｅｃｕｔｔｅｒꎬｍｉｃｒｏ￣ｂｉｔａｎｄｆｕｌｌ￣ｂｉｔｒｏｃｋｂｒｅａｋｉｎｇｔｅｓｔｓｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｄｒｉｌｌｓｔｒｉｎｇꎬｔｈｅｔｏｒｑｕｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｍａｌｌ￣ｓｉｚｅｄＰＤＣｂｉｔｗａｓｓｔｕｄｉｅｄꎬａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｕｔｔｅｒｓｈａｐｅｓｏｎｒｏｃｋｂｒｅａｋｉｎｇｅｆｆｅｃｔｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ.ＴｈｅｓｔｕｄｙｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｒａｋｅａｎｇｌｅｏｆＰＤＣｃｕｔｔｅｒｉｓｓｍａｌｌꎬｔｈｅａｖｅｒａｇｅｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｏｎｗｉｄｅｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒｉｓ１０ ３５％ｔｏ２４ ５６％ｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｕｔ￣ｔｅｒｗｈｅｎｂｒｅａｋｉｎｇｒｏｃｋｓｏｆｔｈｅｓａｍｅｖｏｌｕｍｅ.ＡｔｔｈｅｓａｍｅＲＯＰꎬｔｈｅｔｏｒｑｕｅｏｆａｗｉｄｅｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒｂｉｔｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆａｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｕｔｔｅｒｂｉｔꎬｗｉｔｈａｍａｘｉｍｕｍｔｏｒｑｕｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆ３７ ６４％.ＡｔｔｈｅｓａｍｅｒｏｔａｒｙｓｐｅｅｄａｎｄＷＯＢꎬｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｔｏｒｑｕｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆａｗｉｄｅｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒｉｓ２８ ５８％ꎬａｎｄｔｈｅｇｒｅａｔｅｒｔｈｅＷＯＢꎬｔｈｅｍｏｒｅｏｂｖｉ￣ｏｕｓｔｈｅｔｏｒｑｕｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｉｓ.ＴｈｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｄｅｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒＰＤＣｂｉｔｉｓｍｏｒｅｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｃｏｉｌｅｄｔｕｂ￣ｉｎｇｔｏｒｅａｌｉｚｅｒｏｃｋｂｒｅａｋｉｎｇｗｉｔｈｌｏｗＷＯＢꎬｌｏｗｔｏｒｑｕｅａｎｄｈｉｇｈｓｐｅｅｄ.ＴｈｅｓｔｕｄｙｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅｎｅｗｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｄｒｉｌｌｉｎｇｗｉｔｈｌｏｗＷＯＢ.３３ ㊀２０２４年㊀第５２卷㊀第４期石㊀油㊀机㊀械ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ㊀㊀㊀∗基金项目:国家重点研发计划资助(２０２１ＹＦＢ３４０１４００)ꎻ中国石油集团工程技术研究院有限公司科学研究与技术开发课题 连续管侧钻短半径水平井技术研究 (ＣＰＥＴ２０２３０５)ꎮＫｅｙｗｏｒｄｓ:ｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ(ＣＴＤ)ꎻＰＤＣｂｉｔꎻｗｉｄｅｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒꎻｔｏｒｑｕｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎꎻＷＯＢｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ０㊀引㊀言在过去的几十年中ꎬ石油和天然气工业经历了巨大的发展ꎮ随着主力油藏逐渐失去产能ꎬ国内外研究人员试图对老井进行改造ꎬ以此进一步挖掘剩余油气资源ꎮ连续管钻井技术凭借高作业效率㊁高安全性㊁低成本㊁小占地等诸多优点ꎬ被认为是油田提高采收率㊁进一步挖掘剩余油㊁稳产的重要措施ꎬ它适用于低渗透㊁薄油层等油藏的开发ꎬ成为油气开发降本增效的技术利器㊁老井挖潜增产的重要手段[１－６]ꎮ而随着页岩气平台井水平段长度的不断延伸ꎬ连续管无法使用钻铤来增大钻压ꎬ管径小㊁柔性大㊁滑动钻进等特点也使其在工程实际应用中存在一些局限性ꎮ随着裸眼段长度的增加ꎬ连续管由于弯曲而与井壁的接触面积增大ꎬ导致与井壁之间的摩擦力增加ꎬ产生螺旋屈曲的自锁现象ꎬ钻进过程中易出现弹簧效应ꎬ从而使连续管下放困难ꎬ钻压施加困难㊁不能有效传递到钻头ꎬ机械钻速低ꎮ研究表明ꎬø５０ ８ｍｍ连续管下入水平井段２０００ｍ左右基本就会发生螺旋锁定ꎬ导致连续管无法继续下入ꎬ不能达到目标深度[７－１０]ꎮ针对连续管钻井钻压传递困难导致机械钻速低的问题ꎬ大多数研究人员采用减小连续管与井壁之间的摩阻㊁增大井下压力这２种解决办法提高钻压ꎬ即在钻井液中加入润滑剂以及采用减阻工具进行减阻㊁研制不同尺寸和结构类型的水力增压工具[１１－１６]ꎮ国内主要使用在钻井液中加入润滑剂进行减阻ꎬ但润滑剂在高温和高压等复杂工况下性能会受到影响ꎻ国外采用油基钻井液或合成基钻井液来降低摩阻ꎬ但该类型钻井液成本较高ꎬ并且施工复杂ꎮ水力增压工具分为单级水力加压器和多级水力加压器ꎬ级数越多ꎬ所能提供的钻压越大ꎮ但水力增压工具级数越多ꎬ工具越复杂ꎬ工具构件之间的配合越容易出现问题ꎬ且增压器的外径受连续管管径的限制ꎬ无法同时满足增压效果和工具的工作效率ꎮ为此ꎬ本文采用个性化小尺寸ＰＤＣ钻头ꎬ从降低扭矩㊁提高转速进行破岩的角度来增强连续管钻井技术在低钻压情况下的钻进能力ꎮ开展单齿刮切试验ꎬ对常规齿和宽刃齿同体积破碎岩石的差异进行了研究ꎮ为验证个性化设计ＰＤＣ钻头高转速㊁低扭矩破岩的效果ꎬ进行了室内微钻进试验以及全钻头试验来验证宽刃齿钻头优越的破岩性能ꎮ研究结果有利于改善连续管钻井在钻压施加困难情况下的技术适应性ꎬ可为连续管实现高转速㊁低扭矩的破岩提供新思路ꎮ１㊀ＰＤＣ单齿切削力试验研究１ １㊀ＰＤＣ钻头切削齿选用使用连续管进行井下钻进时ꎬ由于连续管管径小的特点ꎬ需要小尺寸钻头配合其钻进ꎬ以便有效地破碎岩石且产生的岩屑较小[１７]ꎮ同时ꎬ不同的切削齿直径对破岩过程也有着显著影响:切削齿的齿径越大ꎬ其产生的岩屑尺寸越大ꎻ相同切深下ꎬ切削力随齿径的增大而增大ꎬ且小齿径比大齿径受力更为均匀[１８－１９]ꎮ故采用小尺寸直径的ＰＤＣ切削齿ꎬ齿形拟选用直径９ｍｍ的常规齿和宽刃齿ꎮ宽刃齿[２０]是在常规齿的基础上ꎬ垂直于切削面切除部分金刚石和基底ꎬ形成直线切削刃口ꎬ如图１所示ꎮ在切削岩石的过程中ꎬ宽刃齿与岩石的接触线为一条与其直刃口宽度相同的直线ꎬ而常规齿的齿面轮廓投影为一条圆弧状ꎮ切削齿在压入岩石时会因为切削刃的形状不同而形成不同的接触线ꎬ因此ꎬ宽刃齿特殊的齿面结构使其破岩过程和常规齿相比存在很大的区别ꎮ图１㊀宽刃齿模型图Ｆｉｇ １㊀Ｍｏｄｅｌｏｆｗｉｄｅｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒ依据胡莉等[２１]㊁ＹＡＮＧＢ 等[２２]基于比钻压的宽刃齿破岩机理研究ꎬ宽刃齿的刃边上比钻压较为均衡ꎻ而常规齿比钻压分布规律呈抛物线ꎬ越靠近齿刃底部其比钻压越大ꎬ依次向两边减小ꎮ在破岩机理上ꎬ宽刃齿若达到岩石临界破碎压力ꎬ则宽刃齿刃口均能吃入岩石ꎻ而常规齿底部周围达到了岩石临界破碎压力ꎬ其而齿刃边沿区域没达到岩石临界破碎压力ꎬ岩石仍将处于弹性变形状态ꎮ因此ꎬ４３ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２４年㊀第５２卷㊀第４期在破岩过程中ꎬ常规齿只有一部分吃入岩石ꎬ而宽刃齿整体吃入岩石ꎬ故破碎相同体积的岩石时ꎬ宽刃齿所受切削力小于常规齿ꎮ１ ２㊀单齿切削试验为验证宽刃齿的破岩机理ꎬ同时比较常规齿和宽刃齿的破岩规律ꎬ对直径均为９ｍｍ的常规齿㊁宽刃齿在相同时间间隔内破碎相同体积(即截面面积一样)的岩石进行了单齿切削试验ꎮ同体积破碎示意图如图２所示ꎮ图２㊀同体积破碎示意图Ｆｉｇ ２㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｓａｍｅｖｏｌｕｍｅｂｒｅａｋａｇｅ为实现等体积破岩ꎬ计算了切削相同截面面积岩石时不同齿形的切削齿所对应的切削深度ꎮ切削齿的切削参数如表１所示ꎮ由表１可发现ꎬ当切削截面面积均为６ ７５ｍｍ２时ꎬ前倾角越大ꎬ切削齿的切削深度越小ꎮ且在相同前倾角下ꎬ切削相同截面积时ꎬ宽刃齿的切削深度均小于常规齿的切削深度ꎮ这是由于宽刃齿的直刃口部分使得其在相同切削条件下ꎬ与岩石的接触线长度大于常规齿与岩石的接触线长度ꎮ针对不同的切削参数设计了多种切削齿齿座ꎬ齿座用于改变切削齿的前倾角ꎬ通过钎焊将切削齿固定在齿座的齿槽内ꎬ如图３所示ꎮ表１㊀切削齿参数通过牛头刨床试验机进行单齿切削试验ꎬ如图４所示ꎮ岩石选为２５０ｍｍˑ２５０ｍｍˑ２５０ｍｍ表面平整的砂岩ꎬ岩石材料参数如表２所示ꎮ牛头刨床作为动力源驱动刀柄做直线运动ꎬ切削齿与特定的齿座钎焊固定后安装在刨床刀柄上ꎮ通过预设不同的切削齿角度㊁深度等来实现切削齿直线破碎岩石的过程ꎮ在切削岩石的过程中ꎬ通过传感器实时采集切削齿受到的切向力和轴向力ꎬ每组试验重复３次ꎮ图３㊀切削齿及齿座实物图Ｆｉｇ ３㊀Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｉｃｔｕｒｅｏｆｃｕｔｔｅｒａｎｄｃｕｔｔｅｒｈｏｌｄｅｒ图４㊀单齿切削试验装置Ｆｉｇ ４㊀Ｃｕｔｔｉｎｇｔｅｓｔｄｅｖｉｃｅｏｆｓｉｎｇｌｅｃｕｔｔｅｒ表２㊀岩石材料参数切削速度为４００ｍｍ/ｓ㊁破碎截面面积为６ ７５ｍｍ２时ꎬ不同前倾角的常规齿㊁宽刃齿切向力㊁轴向力对比分别如图５ａ和图５ｂ所示ꎮ总体看来ꎬ前倾角较小(５ʎ㊁１０ʎ)时ꎬ宽刃齿所受切向力平均值和轴向力平均值比常规齿小１０ ３５％~２４ ５６％ꎻ前倾角较大(１５ʎ㊁２０ʎ)时ꎬ宽刃齿所受切向力平均值和轴向力平均值均大于常规齿ꎮ这说明前倾角较小时ꎬ破碎相同体积的岩石ꎬ宽刃齿钻头所受切削力平均值和所需钻压要小于常规齿钻头ꎬ更适合于钻压施加困难的连续管钻井中ꎻ而前倾角较大时情况则相反ꎬ即破碎相同体积的岩石ꎬ５３ ２０２４年㊀第５２卷㊀第４期杨高:连续管钻井个性化ＰＤＣ钻头降扭机理及试验研究㊀㊀㊀常规齿钻头所受切削力平均值和所需钻压小于宽刃齿钻头ꎮ故选用宽刃齿作为连续管个性化ＰＤＣ钻头的齿形时ꎬ在保证较高的切削效率情况下ꎬ应当选用较小的前倾角(１０ʎ)ꎮ图５㊀常规齿与宽刃齿所受切削力对比Ｆｉｇ ５㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｓｏｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｕｔｔｅｒａｎｄｗｉｄｅｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒ２㊀水平井钻柱微钻头破岩试验在单齿切削试验的基础上ꎬ基于水平井钻柱微钻头破岩试验台架ꎬ进行了宽刃齿与常规齿钻进砂岩的微钻试验ꎬ分析在不同转速条件下微钻头破岩情况ꎬ以验证宽刃齿钻头高转速㊁低扭矩的破岩效果ꎮ２ １㊀试验台架与试验设计水平井微钻头－井筒－小钻杆试验台架如图６所示ꎮ为模拟水平井的水平段钻柱动力学特性ꎬ且尽可能使钻柱模型有足够的长细比ꎬ将钻柱模型水平布置ꎬ采用顶端加压的方式来为钻杆提供钻压ꎮ综合考虑钻柱与井壁的接触㊁钻头与岩石互作用等影响ꎬ根据试验条件选择适用的钻柱材料和几何尺寸ꎬ井筒直径及轴向压力等参数ꎬ使其与实际钻井过程中的破岩机理相似ꎮ试验台架分为５大系统:动力系统㊁钻柱系统㊁破岩系统㊁支撑系统以及数据采集系统ꎮ动力系统通过变频电机和液压系统为破岩提供扭矩和钻压ꎻ钻柱系统的钻杆可传递破岩所需的扭矩和轴力ꎬ分段套管可模拟实际工况下钻杆与井筒的接触ꎻ破岩系统包括微型ＰＤＣ钻头和岩石夹持装置ꎬ用以模拟水平井钻进过程中钻头与岩石的互作用ꎻ支撑系统有槽钢台架㊁电机导轨支架等框架结构ꎻ数据采集系统包括测量电机端和钻头端的钻压㊁扭矩㊁转速㊁机械钻速以及钻杆上各点的加速度所必须的传感器㊁数据采集仪ꎮ图６㊀水平井钻柱微钻头破岩试验台架示意图Ｆｉｇ ６㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｆｏｒｒｏｃｋｂｒｅａｋｉｎｇｔｅｓｔｂｅｎｃｈｏｆｍｉｃｒｏ￣ｂｉｔｏｎｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｄｒｉｌｌｓｔｒｉｎｇ㊀㊀为真实反映钻头－岩石互作用的效果ꎬ个性化设计了宽刃齿㊁常规齿２种类型的三刀翼微型ＰＤＣ钻头ꎬ如图７所示ꎮ微钻头直径均为７０ｍｍꎬ切削齿直径均为９ｍｍꎬ相邻翼间角为１２０ʎꎮＰＤＣ齿通过焊接与刀翼进行连接ꎬ以满足破岩时的工作强度ꎬ同时模拟实际破岩情况ꎮ采用侧向力平衡布齿理论和径向布齿全覆盖原理进行钻头的布齿设计[２３]ꎮ微钻头３刀翼均采用直线型ꎬ刀翼和基体分别设计加工ꎬ刀翼侧面加工螺栓孔ꎬ通过螺栓与基体连接ꎬ组装成一个刀翼可拆卸的完整的钻头ꎮ６３ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２４年㊀第５２卷㊀第４期将试验所用砂岩固定到夹持装置上ꎬ通过调节变频电机的转速和液压系统ꎬ测试在不同机械钻速和转速条件下钻头的破岩情况ꎮ加载不同的测试点ꎬ观察微钻头的破岩情况ꎬ同时记录从开始加载直到破岩稳定１~２ｍｉｎ内的各物理量ꎬ并将数据储存到计算机上ꎮ岩样属性如表２所示ꎮ图７㊀微型ＰＤＣ钻头模型图Ｆｉｇ ７㊀ＭｏｄｅｌｏｆｍｉｃｒｏＰＤＣｂｉｔ２ ２㊀试验结果微钻头在钻进砂岩时ꎬ钻头扭矩随转速的变化规律如图８所示ꎮ图８ａ为机械钻速为０ ２ｍｍ/ｓ的情况下ꎬ宽刃齿微钻头和常规齿微钻头破岩受到的扭矩对比ꎮ由图８ａ可知ꎬ在相同机械钻速下ꎬ随着转速的增加ꎬ２种微钻头的扭矩都呈现出降低的趋势ꎬ宽刃齿微钻头的扭矩均小于常规齿微钻头的扭矩ꎮ并且从图８ａ可以看出ꎬ宽刃齿微钻头的扭矩降幅明显大于常规齿微钻头:当转速从１２ｒ/ｍｉｎ增大到２１ｒ/ｍｉｎꎬ宽刃齿微钻头的扭矩降低了３７ ６４％ꎬ而常规齿微钻头的扭矩仅降低了２７ ９９％ꎮ这意味着在相同机械钻速下ꎬ相比于常规齿微钻头ꎬ提高转速ꎬ宽刃齿微钻头在破岩过程中所受阻力更小ꎮ图８ｂ为机械钻速分别为０ １㊁０ ２和０ ３ｍｍ/ｓ时ꎬ宽刃齿微钻头所受扭矩与转速的关系图ꎮ由图８ｂ可知ꎬ相同转速下ꎬ机械钻速增加时宽刃齿微钻头所受扭矩增大ꎮ当转速从１２ｒ/ｍｉｎ增大到２１ｒ/ｍｉｎ时ꎬ宽刃齿微钻头在０ １㊁０ ２㊁０ ３ｍｍ/ｓ机械钻速下的钻头扭矩分别降低了３６ ２９％㊁３７ １３％㊁３７ ６４％ꎮ通过对宽刃齿微钻头扭矩随转速变化规律的进一步研究可发现ꎬ在同一机械钻速下ꎬ微钻头扭矩随转速的增大而降低ꎬ且机械钻速越大ꎬ降幅越大ꎮ这说明宽刃齿微钻头在高转速下瞬时吃深较小ꎬ能够减小钻头所受的扭矩ꎬ可有效应对连续管钻井过程中钻压施加困难的问题ꎮ图８㊀微钻头扭矩随转速变化规律Ｆｉｇ ８㊀Ｖａｒｉａｔｉｏｎｌａｗｏｆｍｉｃｒｏ￣ｂｉｔｔｏｒｑｕｅｗｉｔｈｒｏｔａｒｙｓｐｅｅｄ３㊀连续管个性化钻头试制及试验基于上述对ＰＤＣ切削齿的试验研究ꎬ个性化设计了２只直径为１１４ ３ｍｍ的连续管钻井专用小尺寸ＰＤＣ钻头ꎬ分别为宽刃齿ＰＤＣ钻头和常规齿ＰＤＣ钻头ꎬ如图９所示ꎮ这２只钻头的冠部曲线等设计参数均相同ꎮ由于钻头直径较小ꎬ采用５刀翼和ø９ｍｍ小齿设计ꎬ适应连续管钻井高转速ꎬ并进行了切削结构的力平衡设计ꎬ用以提高钻头的钻进效率和稳定性ꎮ在实际钻井过程中ꎬ钻压和转速对钻头的扭矩图９㊀个性化连续管钻井专用ＰＤＣ钻头Ｆｉｇ ９㊀ＰＤＣｂｉｔｓｐｅｃｉａｌｌｙｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ有很大影响ꎮ为进一步了解钻头钻压－转速－扭矩关系ꎬ探究宽刃齿钻头高速低扭的钻井特点ꎬ同时７３ ２０２４年㊀第５２卷㊀第４期杨高:连续管钻井个性化ＰＤＣ钻头降扭机理及试验研究㊀㊀㊀验证ＰＤＣ切削齿种类对单齿切削试验㊁微钻头破岩试验与全尺寸ＰＤＣ钻头破岩效果的影响规律是否相同ꎬ以砂岩为破岩对象ꎬ开展了连续管全尺寸钻头破岩试验ꎮ试验通过ＧＸＹ－２００Ｂ型钻机进行ꎬ试验装置如图１０所示ꎮＧＸＹ－２００Ｂ型钻机由钻压控制系统㊁转速控制系统㊁传感器以及数据采集系统组成ꎮ钻头的加载和升降由钻压控制系统完成ꎬ通过转速控制系统调节钻压ꎬ六方钻杆传递扭矩ꎬ从而带动钻杆和钻头的旋转ꎮ选择不同的钻压和转速对岩石进行破碎ꎬ由压力传感器㊁位移传感器㊁扭矩传感器等装置传递数据信息ꎬ进而对钻头所受扭矩进行分析ꎮ分别设定４３㊁７４㊁１１７ｒ/ｍｉｎ这３种低㊁中㊁高转速ꎬ在每次钻进试验中ꎬ使用压力㊁扭矩传感器记录钻头上的钻压和扭矩数据ꎬ用以分析不同钻压下钻头的破岩效果ꎬ比较常规齿钻头和宽刃齿钻头的扭矩变化规律ꎮ图１０㊀ＧＸＹ－２００Ｂ型钻机Ｆｉｇ １０㊀ＧＸＹ－２００Ｂｒｉｇ图１２㊀４３㊁７４㊁１１７ｒ/ｍｉｎ转速下钻压对扭矩的影响Ｆｉｇ １２㊀ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＷＯＢｏｎｔｏｒｑｕｅａｔ４３ꎬ７４ａｎｄ１１７ｒ/ｍｉｎｒｏｔａｒｙｓｐｅｅｄ㊀㊀图１１为常规齿和宽刃齿全钻头钻进砂岩的井底形貌ꎮ通过对比２种全钻头井底形貌图可以发现:宽刃齿全钻头井底形貌较为平缓ꎬ岩脊较低ꎻ常规齿全钻头井底形貌图较为陡峭ꎬ岩脊较高ꎮ这说明宽刃齿钻头更有利于钻井过程中岩屑的排出ꎬ即降低钻头重复切削ꎬ破岩效率更高ꎮ４３㊁７４㊁１１７ｒ/ｍｉｎ这３个转速下的钻压－扭矩关系如图１２所示ꎮ由图１２可知ꎬ２种钻头所受的平均扭矩近似与钻压呈线性正相关关系增大ꎮ这是因为随着钻压的增加ꎬ钻头吃入岩石的深度越深ꎬ图１１㊀井底形貌Ｆｉｇ １１㊀Ｂｏｔｔｏｍ￣ｈｏｌｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ８３ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２４年㊀第５２卷㊀第４期剪切岩石所需的扭矩也增大ꎻ钻压超过８ｋＮ后ꎬ钻头扭矩增大幅度趋缓ꎮ通过对比３种转速可发现ꎬ转速越高时ꎬ同钻压下钻头的平均扭矩越小ꎮ进一步对比分析常规齿全钻头和宽刃齿全钻头的钻压－扭矩曲线可知ꎬ在相同的转速和钻压下ꎬ宽刃齿钻头所受扭矩小于常规齿钻头的扭矩ꎬ宽刃齿ＰＤＣ全钻头最大降扭２８ ５８％ꎮ且钻压越大ꎬ２种切削齿钻头的扭矩差距越显著ꎮ这说明相同钻压下ꎬ宽刃齿钻头的吃入性能更好ꎬ扭矩更小ꎮ在连续管钻井中ꎬ使用宽刃齿进行高转速钻进可以得到更好的破岩效果ꎮ４㊀结㊀论(１)连续管个性化ＰＤＣ小尺寸钻头可实现小扭矩㊁高转速破岩ꎬ是目前较为先进的㊁应对连续管钻井钻压施加困难和进尺低下等问题的ＰＤＣ钻头ꎮ(２)单齿切削试验㊁水平井钻柱微钻头破岩试验以及全钻头试验结果表明:前倾角较小时ꎬ破碎相同体积的岩石ꎬ宽刃齿的压入深度小于常规齿钻头ꎬ宽刃齿所受切削力平均值比常规齿小１０ ３５％~２４ ５６％ꎮ同机械钻速情况下ꎬ宽刃齿微钻头的扭矩小于常规齿微钻头ꎬ最高降扭３７ ６４％ꎮ说明宽刃齿微钻头在高转速下瞬时吃深较小ꎬ能够减少钻头所受的扭矩ꎮ转速越高时ꎬ同钻压下钻头的平均扭矩越小ꎬ宽刃齿全钻头比常规齿全钻头扭矩小ꎮ在相同的转速和钻压下ꎬ宽刃齿ＰＤＣ全钻头最大降扭２８ ５８％ꎬ钻压越大ꎬ降扭效果越显著ꎮ(３)在连续管钻井中ꎬ采用高转速㊁小钻压的钻井参数ꎬ同比情况下ꎬ宽刃齿钻头具有更小的扭矩ꎬ更为适应连续管钻井的需求ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]㊀于东兵ꎬ刘寿军ꎬ张富强ꎬ等.国内连续管侧钻定向井现状与难点分析[Ｊ].辽宁化工ꎬ２０２０ꎬ４９(５):５７２－５７５.ＹＵＤＢꎬＬＩＵＳＪꎬＺＨＡＮＧＦＱꎬｅｔａｌ.Ｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａ￣ｔｉｏｎａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆＣＴｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｉｎＣｈｉｎａ[Ｊ].ＬｉａｏｎｉｎｇＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０２０ꎬ４９(５):５７２－５７５[２]㊀鲁明春ꎬ姜方林ꎬ章志轩.我国连续管技术的发展与展望[Ｊ].焊管ꎬ２０１９ꎬ４２(１２):１－５.ＬＵＭＣꎬＪＩＡＮＧＦＬꎬＺＨＡＮＧＺＸ.ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｃｏｉｌｄｔｕｂｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＣｈｉｎａ[Ｊ].Ｗｅｌ￣ｄｅｄＰｉｐｅａｎｄＴｕｂｅꎬ２０１９ꎬ４２(１２):１－５ [３]㊀ＥＢＲＡＨＩＭＩＡ.ＣｅｍｅｎｔｅｄｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎｓａｎｄＴｈｒｏｕｇｈ￣ＴｕｂｉｎｇＣｏｉｌｅｄ￣Ｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｅｎａｂｌｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｓｔｒｅ￣ｄｕｃｔｉｏｎｉｎｍａｔｕｒｅｇａｓｆｉｅｌｄｓ[Ｃ]ʊＡｂｕＤｈａｂｉＩｎｔｅｒｎａ￣ｔｉｏｎａｌＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ＆Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ.ＡｂｕＤｈａｂｉꎬＵＡＥꎬ２０１８:ＳＰＥ１９２８４７－ＭＳ.[４]㊀ＡＬＩＭＵＤＤＩＮＳꎬＳＨＡＨＮꎬＤＡＳＡꎬｅｔａｌ.Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉ￣ｚａｔｉｏｎｏｆｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ(ＣＴＤ)ｉｎｅｘｔｅｎｄｅｄｒｅａｃｈｄｒｉｌｌｉｎｇ(ＥＲＤ)[Ｃ]ʊＮｏｒｔｈＡｆｒｉｃａＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｎｆｅｒ￣ｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ.ＣａｉｒｏꎬＥｇｙｐｔꎬ２０１２:ＳＰＥ１５０９１０－ＭＳ.[５]㊀ＫＡＲＩＭＩＮＥＪＡＤＳꎬＬＵＮＤＩＮＨꎬＨＯＲＶＡＴＨＬꎬｅｔａｌ.Ｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ:ｃａｓｅｓｔｕｄｙꎬＮｅｗＺｅａｌａｎｄ[Ｃ]ʊＳＰＥ/ＩＣｏＴＡＣｏｉｌｅｄＴｕｂｉｎｇａｎｄＷｅｌｌＩｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ.ＴｈｅＷｏｏｄｌａｎｄｓꎬＴｅｘａｓꎬＵＳＡꎬ２０１８ꎻＳＰＥ１８９９３０－ＭＳ.[６]㊀逄仁德ꎬ崔莎莎ꎬ韩继勇ꎬ等.水平井连续管钻磨桥塞工艺研究与应用[Ｊ].石油钻探技术ꎬ２０１６ꎬ４４(１):５７－６２.ＰＡＮＧＲＤꎬＣＵＩＳＳꎬＨＡＮＪＹꎬｅｔａｌ.ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇꎬＭｉｌｌｉｎｇ￣Ｇｒｉｎｄｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｄｒｉｌｌｉｎｇｏｕｔｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｒｉｄｇｅｐｌｕｇｓｉｎｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｉｎｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｓ[Ｊ].ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＤｒｉｌｌｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓꎬ２０１６ꎬ４４(１):５７－６２[７]㊀余长柏ꎬ黎明ꎬ刘洋ꎬ等.水力振荡器振动特性的影响因素[Ｊ].断块油气田ꎬ２０１６ꎬ２３(６):８４２－８４５ꎬ８５０.ＹＵＣＢꎬＬＩＭꎬＬＩＵＹꎬｅｔａｌ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｎｖｉ￣ｂｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ[Ｊ].Ｆａｕｌｔ￣ＢｌｏｃｋＯｉｌａｎｄＧａｓＦｉｅｌｄꎬ２０１６ꎬ２３(６):８４２－８４５ꎬ８５０[８]㊀孙庆春ꎬ郭宝林ꎬ赵利锋.水力振荡器降低摩擦阻力影响的分析[Ｊ].探矿工程(岩土钻掘程)ꎬ２０１５ꎬ４２(１２):６９－７１ꎬ７５.ＳＵＮＱＣꎬＧＵＯＢＬꎬＺＨＡＯＬＦ.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｉｎ￣ｆｌｕｅｎｃｅｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｂｙｈｙｄｒａｕｌｉｃｏｓ￣ｃｉｌｌａｔｏｒ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ(Ｒｏｃｋ＆ＳｏｉｌＤｒｉｌｌｉｎｇａｎｄＴｕｎｎｅｌｉｎｇ)ꎬ２０１５ꎬ４２(１２):６９－７１ꎬ７５[９]㊀刘怀.连续管的全生命周期管理[Ｊ].中国石油和化工标准与质量ꎬ２０２１ꎬ４１(１４):６６－６７.ＬＩＵＨ.Ｌｉｆｅｃｙｃｌｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＳｔａｎｄａｒｄａｎｄＱｕａｌｉｔｙꎬ２０２１ꎬ４１(１４):６６－６７[１０]㊀刘卫东ꎬ赵签ꎬ王建磊ꎬ等.连续管寿命影响因素及对策探讨[Ｊ].钻采工艺ꎬ２０１７ꎬ４０(４):１１０－１１２.ＬＩＵＷＤꎬＺＨＡＯＱꎬＷＡＮＧＪＬꎬｅｔａｌ.Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｆａｃｔｏｒｓｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇ９３２０２４年㊀第５２卷㊀第４期杨高:连续管钻井个性化ＰＤＣ钻头降扭机理及试验研究㊀㊀㊀ａｎｄｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ[Ｊ].Ｄｒｉｌｌｉｎｇ＆ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１７ꎬ４０(４):１１０－１１２[１１]㊀卢秀德ꎬ刘佳林ꎬ刘志尧ꎬ等.自研水力振荡器在川渝地区连续管水平井作业中的应用[Ｊ].焊管ꎬ２０２３ꎬ４６(７):８８－９２.ＬＵＸＤꎬＬＩＵＪＬꎬＬＩＵＺＹꎬｅｔａｌ.Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｅｌｆ￣ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｖｉｂｒａｔｏｒｉｎｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｈｏｒｉ￣ｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｓｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｎＳｉｃｈｕａｎａｎｄＣｈｏｎｇｑｉｎｇａｒｅａ[Ｊ].ＷｅｌｄｅｄＰｉｐｅａｎｄＴｕｂｅꎬ２０２３ꎬ４６(７):８８－９２[１２]㊀吴德胜ꎬ黄瑞ꎬ张楠ꎬ等.水力振荡器＋大功率螺杆在吉木萨尔的应用及分析[Ｊ].云南化工ꎬ２０２０ꎬ４７(７):１０９－１１１.ＷＵＤＳꎬＨＵＡＮＧＲꎬＺＨＡＮＧＮꎬｅｔａｌ.Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｏｓｃｉｌｌａｔｏｒａｎｄｈｉｇｈ￣ｐｏｗｅｒｓｃｒｅｗｉｎｊｉｍｓａｒ[Ｊ].ＹｕｎｎａｎＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２０ꎬ４７(７):１０９－１１１[１３]㊀ＳＨＡＤＲＡＶＡＮＡꎬＡＭＡＮＩＭ.Ｈｐｈｔ１０１－ｗｈａｔｐｅｔｒｏ￣ｌｅｕｍｅｎｇｉｎｅｅｒｓａｎｄｇｅｏｓｃｉｅｎｔｉｓｔｓｓｈｏｕｌｄｋｎｏｗａｂｏｕｔｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｅｌｌｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ[Ｊ].ＥｎｅｒｇｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１２ꎬ４(２):３６－６０[１４]㊀ＡＢＤＩＭꎬＴＡＨＥＲＩＡＫꎬＢＡＫＨＴＩＡＲＹＤＡＶＩＪＡＮＩＡ.Ａｎｅｗａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｄｒｙｓｌｉｄｉｎｇｗｅａｒｐｒｏｃｅｓｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｌｏｗｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｔｈｅｏｒｙａｎｄｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅ￣ｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅꎬ２０１４ꎬ２３(３):１０９６－１１０６ [１５]㊀苗芷芃ꎬ夏宏南ꎬ童启金ꎬ等.连续管钻井震击工具的设计及研究[Ｊ].石油机械ꎬ２０１９ꎬ４７(５):５６－６０.ＭＩＡＯＺＰꎬＸＩＡＨＮꎬＴＯＮＧＱＪꎬｅｔａｌ.ＤｅｓｉｇｎｏｆｊａｒＴｏｏｌｆｏｒｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅ￣ｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０１９ꎬ４７(５):５６－６０[１６]㊀张锐尧.新型增压器改善钻井托压问题的研究[Ｄ].荆州:长江大学ꎬ２０１８.ＺＨＡＮＧＲＹ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｏｎｂｉｔｗｅｉｇｈｔｂｙｕｓｉｎｇｎｅｗｔｈｒｕｓｔｅｒ[Ｄ].Ｊｉｎｇ￣ｚｈｏｕ:ＹａｎｇｔｚｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１８[１７]㊀杨靖.微井眼连续管钻井技术[Ｊ].中国石油和化工ꎬ２０１６(增刊１):２６５ꎬ２６２.ＹＡＮＧＪ.Ｍｉｒｏｈｏｌｅｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０１６(Ｓ１):２６５ꎬ２６２[１８]㊀易杨.ＰＤＣ钻头个性化设计及钻速模型研究[Ｄ].青岛:中国石油大学(华东)ꎬ２０１７.ＹＩＹ.ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＰＤＣｂｉｔｐｅｒｓｏｎａｌｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｒａｔｅｍｏｄｅｌ[Ｄ].Ｑｉｎｇｄａｏ:ＣｈｉｎａＵ￣ｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ(ＥａｓｔＣｈｉｎａ)ꎬ２０１７ [１９]㊀况雨春ꎬ张明明ꎬ冯明ꎬ等.ＰＤＣ齿破岩仿真模型与全钻头试验研究[Ｊ].地下空间与工程学报ꎬ２０１８ꎬ１４(５):１２１８－１２２５.ＫＵＡＮＧＹＣꎬＺＨＡＮＧＭＭꎬＦＥＮＧＭꎬｅｔａｌ.Ｓｉｍｕ￣ｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆＰＤＣｔｏｏｔｈｃｕｔｔｉｎｇｒｏｃｋａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｂｉｔ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｄｅｒ￣ｇｒｏｕｎｄＳｐａｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１８ꎬ１４(５):１２１８－１２２５[２０]㊀韩一维ꎬ况雨春ꎬ朱光辉ꎬ等.一种带有宽刃口切削齿的ＰＤＣ钻头:ＣＮ２０１９２２１９２１８０ ９[Ｐ].２０１９－１２－１０.ＨＡＮＹＷꎬＫＵＡＮＧＹＣꎬＺＨＵＧＨꎬｅｔａｌ.ＡＰＤＣｂｉｔｗｉｔｈＣｈｏｒｄ￣Ｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒ:ＣＮ２０１９２２１９２１８０ ９[Ｐ].２０１９－１２－１０[２１]㊀胡莉ꎬ况雨春ꎬ韩一维ꎬ等.塑性地层宽刃齿破岩机理研究与提速应用[Ｊ].石油机械ꎬ２０２２ꎬ５０(８):５２－６０.ＨＵＬꎬＫＵＡＮＧＹＣꎬＨＡＮＹＷꎬｅｔａｌ.Ｒｏｃｋｂｒｅａｋ￣ｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｗｉｄｅ￣ｂｌａｄｅｄｔｅｅｔｈｉｎｐｌａｓｔｉｃｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＲＯＰｉｎｃｒｅａｓｅ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅ￣ｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２２ꎬ５０(８):５２－６０[２２]㊀ＹＡＮＧＢꎬＫＵＡＮＧＹＣꎬＪＩＮＧＰＥＩＺꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉ￣ｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｎｏｖｅｌＣｈｏｒｄ￣Ｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒｔｏｂｒｅａｋｒｏｃｋｗｉｔｈｈｉｇｈｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｉｔｓｆｉｅｌｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ[Ｊ].ＳＰＥＤｒｉｌｌｉｎｇ＆Ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎꎬ２０２３ꎬ３８(２):２７３－２８８[２３]㊀邹德永ꎬ王瑞和.刀翼式ＰＤＣ钻头的侧向力平衡设计[Ｊ].中国石油大学学报(自然科学版)ꎬ２００５ꎬ２９(２):４２－４４.ＺＯＵＤＹꎬＷＡＮＧＲＨ.Ｌａｔｅｒａｌｆｏｒｃｅｂａｌａｎｃｉｎｇｄｅ￣ｓｉｇｎｏｆｂｌａｄｅＰＤＣｂｉｔｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒ￣ｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ(ＥｄｉｔｉｏｎｏｆＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ)ꎬ２００５ꎬ２９(２):４２－４４㊀㊀作者简介:杨高ꎬ高级工程师ꎬ生于１９７９年ꎬ２００７年毕业于西南石油大学机械电子专业ꎬ获硕士学位ꎬ现从事连续管作业技术与装备的研究和管理工作ꎮ地址: (４３４０００)湖北省武汉市ꎮ电话:(０２７)８３５６７９３７ꎮｅｍａｉｌ:５９８１３５３２３＠ｑｑ ｃｏｍꎮ㊀收稿日期:２０２４－０１－０３(本文编辑㊀刘㊀锋)０４ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２４年㊀第５２卷㊀第４期。
南海深水钻完井技术挑战及对策刘正礼胡伟杰（中海石油（中国）有限公司深圳分公司. 中国海洋石油总公司）摘要：南海深水区海洋环境恶劣，台风和孤立内波频发，深水钻完井工程设计和作业难度大、风险高。
为提高我国深水油气勘探开发技术水平，实现海上钻完井技术研发、工程设计和作业能力由浅水向深水和超深水的跨越式发展，经过十余年技术攻关和作业实践，形成了具有自主知识产权的深水钻完井关键技术体系，首次建立了深水钻完井作业指南、技术标准和规范体系，克服了南海特殊环境条件下的技术挑战和作业难题，满足了深水油气钻完井安全、高效的作业要求，并钻成了最大作业水深近2 500 m 的第1 批自营深水井，开启了我国油气勘探开发挺进深水的新征程。
我国南海是世界四大油气聚集地之一，其中70% 蕴藏于深水区。
深水是挑战当今油气勘探开发技术和装备极限的前沿领域，尤其是在南海台风和孤立内波频发的恶劣海洋环境下，如何安全、高效地开展深水钻完井作业成为了业界极为关注的焦点。
笔者在充分术调研和分析基础上，回顾了南海深水钻完井作业历史，论述了国内外深水钻完井技术现状，统计分析了南海深水作业复杂情况的主要原因和面临的主要技术挑战，进而提出了已通过自主深水和超深水井成功实践验证的技术对策，并阐述了我国深水钻完井技术体系的建设情况，最后得出了未来深水钻完井技术的努力方向。
1南海深水钻完井历程南海深水钻完井作业历程可以追溯到20 世纪80 年代。
1987 年，国外作业者Occidental Eastern 通过与我国签订合作协议，开始在南海白云区块的深水钻井作业。
截至2014 年，已有Occidental Eastern、Husky Oil、Devon、BG、Chevron、中海油和中石油7 家国内外作业者在南海进行了60 口井的深水钻完井作业，其中，Husky Oil 公司作业井数最多，从2004—2013 年期间共钻完井作业28，完井9；Occidental Eastern 公司在1987 年钻井1 口；Devon公司在2006 年钻井1 口；BG 公司在2010 至2011年钻井3 口；Chevron 公司在2011—2012 年钻井3口；中石油在2014 年钻井2 口。
南海深水钻完井技术挑战及对策刘正礼胡伟杰中海石油（中国）有限公司深圳分公司. 中国海洋石油总公司）摘要：南海深水区海洋环境恶劣，台风和孤立内波频发，深水钻完井工程设计和作业难度大、风险高。
为提高我国深水油气勘探开发技术水平，实现海上钻完井技术研发、工程设计和作业能力由浅水向深水和超深水的跨越式发展，经过十余年技术攻关和作业实践，形成了具有自主知识产权的深水钻完井关键技术体系，首次建立了深水钻完井作业指南、技术标准和规范体系，克服了南海特殊环境条件下的技术挑战和作业难题，满足了深水油气钻完井安全、高效的作业要求，并钻成了最大作业水深近 2 500 m 的第 1 批自营深水井，开启了我国油气勘探开发挺进深水的新征程。
我国南海是世界四大油气聚集地之一，其中70% 蕴藏于深水区。
深水是挑战当今油气勘探开发技术和装备极限的前沿领域，尤其是在南海台风和孤立内波频发的恶劣海洋环境下，如何安全、高效地开展深水钻完井作业成为了业界极为关注的焦点。
笔者在充分术调研和分析基础上，回顾了南海深水钻完井作业历史，论述了国内外深水钻完井技术现状，统计分析了南海深水作业复杂情况的主要原因和面临的主要技术挑战，进而提出了已通过自主深水和超深水井成功实践验证的技术对策，并阐述了我国深水钻完井技术体系的建设情况，最后得出了未来深水钻完井技术的努力方向。
1 南海深水钻完井历程南海深水钻完井作业历程可以追溯到20 世纪80 年代。
1987 年，国外作业者Occidental Eastern 通过与我国签订合作协议，开始在南海白云区块的深水钻井作业。
截至2014 年，已有Occidental Eastern、Husky Oil、Devon、BG Chevron中海油和中石油7家国内外作业者在南海进行了60 口井的深水钻完井作业，其中，Husky Oil公司作业井数最多，从2004—2013 年期间共钻完井作业28，完井9；Occidental Eastern 公司在1987 年钻井1 口；Devon 公司在2006 年钻井1 口；BG 公司在2010 至2011 年钻井3 口；Chevron 公司在2011 —2012年钻井3 口；中石油在2014年钻井2 口。
论井下修井作业如何推行质量持续改进作者：刘国辉来源：《中国科技博览》2013年第29期摘要：持续改进是质量管理的八大原则之一，从持续改进在井下修井作业过程中的作用以及企业推行持续改进的方法和途径入手，找到企业推广持续改进的方法，对企业产品质量的提高和管理的完善都起到了积极的作用。
关键词：修井作业质量管理体系持续改进企业管理标准中图分类号：TD353.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-248-01一、持续改进的意义持续改进[1]是ISO9000族标准确立的质量管理八大原则之一，是质量管理的追求目标。
当今世界，市场竞争日趋激烈，只有在追求持续改进的道路上不断前进，才能使得组织在激烈的市场竞争中不被淘汰。
持续改进[2]还是一种先进的企业管理理念，是企业管理的一种境界。
持续改进工作的好坏体现了企业管理的优劣程度，如果没有持续改进，等于切断了组织管理通向更高层次的通道，其管理将会在固有水平上循环，最终导致体系僵化或无效而被市场淘汰。
持续改进涉及企业管理过程的各个环节。
质量的持续改进也是一个PDCA 循环的过程，通过一轮的改进，产品质量和质量管理得到提升，但也反映出提升过程中的不足，再通过一段时间质量控制和巩固，又开始新一轮的质量改进，从而形成一个又一个台阶式逐级上升的趋势，促使改进活动持续不断地进行下去，使企业管理活动逐级提高，达到提升管理、提高产品质量、降低消耗、增加效益，使相关方都满意的目标[3]。
二、井下修井作业的特点井下修井作业[4]是一种以提供设备和劳务为主，以提供技术服务为辅的过程性施工，其产品就是一种过程和服务；整个服务的过程如同制造产品，由各道工序组成，通过每一道工序的施工，最终完成整个服务过程，即完井。
井下修井作业有以下几个特点：一是人员流动性大，工作强度高，而在一线工作人员中，外雇的农民轮换工占有较大的比例；二是井下修井作业的批量性、通用性和标准化程度较低；三是井下修井作业施工队伍分散、工作时间不固定、工作场所多变，并且受到天气、环境、工作任务、工具等因素的约束，导致施工的可变性较大；四是修井作业过程中可直接检验性差，问题的隐蔽性强，有些工序需要事后才能检验工序的质量；因为井下修井作业具有这些特点，所以在提高井下修井作业施工质量方面必须通过持续改进以不断满足市场及采油厂对作业的需求。
以质量为中心，逐步改进——钻井队年终工作总结2023年钻井行业经历了一年的不断改进和进步。
在以质量为中心的原则下，我们逐步改进了我们的工作流程，提高了生产率，降低了成本。
以下是我们钻井队的年终总结。
一、工作流程改进在今年，我们齐心协力，改进了我们的工作流程。
我们重新修订了操作规程，以确保所有钻井设备的日常检查和维护工作得到及时的反馈和处理。
我们还引入了新的技术来保证钻井操作的安全、高效和节能。
我们在油井井口装置自动化设备，并加强了数据分析，以帮助我们更好地发现潜在的问题并做出调整。
此外，我们还根据实际需求调整了工作计划，以更好地满足客户的要求。
二、质量控制我们采用了最严格的质量控制措施来确保钻井操作的质量和安全。
我们投入了巨大的资源，以确保每一个岗位在生产过程中都能完全符合安全规范，并且有高质量的生产效率。
我们不断完善和提高安全管理，加强了安全意识教育和培训力度，提高了员工的工作协作水平。
三、技能培训我们注重员工的培训和技能提高。
为此，我们制定了每个岗位的培训计划，并让员工参加定期的培训和考核，以提高他们的技能水平和标准化操作。
此外，我们通过内部交流，向员工介绍并学习其他领域的优秀经验，并加以运用与实践，不断改进我们的技术水平和创新能力。
四、信息化建设我们鼓励员工利用信息系统进行操作规程、工艺流程等方面的学习与实践，并强化信息安全意识。
我们的钻井信息管理系统也不断升级和优化，以运用更高效的自动化技术，有效提高了工作效率，同时也实现了更为准确的数据分析和更可靠的运行决策。
五、可持续发展我们鼓励员工保护环境和节能减排。
我们将更新陈旧设备的工作重点，以降低耗能和成本，同时保证生产效率。
我们还对剩余资产进行更新，采用新技术和新设备，从而实现环保和高效节能，并使产品的质量得到提高。
综上所述，我们钻井队在今年相信做得不错。
我们始终以质量为中心，并不断改进钻井操作的工作流程，采用新技术和系统，提高员工技能和创新合作能力，并大力开展安全防范和环境保护。
2024年钻井队设备管理工作总结为了更好地实施2024年钻井项目，我们的钻井队在设备管理方面付出了大量的努力和工作。
在这份总结中，我将回顾我们的工作成果，并提出一些建议，以进一步改进设备管理工作。
首先，我们在2024年有效地管理了钻井设备的队列和运维工作。
我们建立了一个严格的设备登记制度，对所有设备进行定期检查，并及时处理设备故障和损坏。
通过设备队列的管理，我们能够随时了解每一台设备的状态和可用性，在钻井过程中减少了不必要的停工和延误。
其次，我们加强了设备保养和维修工作。
我们成立了设备保养小组，负责日常设备的保养和定期维护。
我们定期组织培训，提升维修人员的技能水平，并与设备供应商建立了良好的合作关系，以确保及时获得设备零部件和技术支持。
这些措施大大提高了设备的可靠性和使用寿命，减少了维修和更换设备的成本。
另外，我们注重设备的性能监控和数据分析。
我们安装了传感器和监测设备，实时监测设备的运行状态和性能指标，并将数据进行分析和报告。
通过对设备数据的分析，我们发现了一些设备潜在的问题和改进的空间，及时调整了设备的操作和维护策略，从而提高了钻井作业的效率和安全性。
在设备管理过程中，我们还加强了设备信息管理和沟通协调工作。
我们建立了设备信息数据库，对设备的基本信息、维修记录和保养计划进行管理和跟踪。
我们定期组织设备信息的汇报和分享会议，促进各部门之间的沟通和协作。
这些措施有助于提高信息的透明度和准确性，有效避免因为信息不对称而造成的问题和误解。
在总结中，我认为我们在2024年钻井队设备管理方面取得了显著的成绩，但仍存在一些问题和改进的空间。
首先，我们需要加强设备管理人员的培训和能力提升，提高他们对设备管理工作的理解和把控能力。
其次，我们应进一步推广信息化管理，引入现代化的设备管理软件和技术手段，提高设备管理的效率和精确度。
最后，我们还应与设备供应商建立更紧密的合作关系，共同研发和改进设备，以适应不断变化的钻井需求。
