Research and application of special-shaped tooth PDC bits in Bayanhetao New Area
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摘要: 为了巴彦河套新区油气资源高效开发，（1）通过测井数据、岩心实验以及实钻数据，开展了该区地层岩性可钻性分析，表明白垩系埋深较深地层以及太古界片麻岩地层可钻性差；（2）调研了该区以及外部区块难钻地层异形齿钻头实钻情况，白垩系5000 m以深地层以及太古界地层单只钻头进尺少，机械钻速低，调研的外部区块塔里木塔河南难钻地层通过使用异形齿钻头，提速效果显著；（3）对比分析了平面齿、斧形齿、多棱齿以及锥形齿破岩机理，为后续钻头优化设计提供了理论支撑；（4）开展了异形齿PDC钻头现场实验，较常规PDC钻头单只进尺以及机械钻速均取得了显著的提升，其中有21口井实现二开“一趟钻”，总进尺30000余米。总之根据地层可钻性变化，优配平面齿、斧形齿、多棱齿以及锥形齿，提高钻头与地层的配伍性，可显著提高钻井效率。Abstract: For the efficient development of oil and gas resources in Bayanhetao New Area， research has been conducted on special shaped PDC bits. Based on well logging data， core assay and actual drilling data， the lithology analysis of the strata in this area is carried out， and finds that the drillability of the strata in the deep Cretaceous and the Archean gneiss strata is poor. The drilling results of special tooth bits in poor drillable formation in this area and the outer blocks are investigated， and show that the footage per bit in Cretaceous strata below 5000m and the Archean strata is small with low mechanical drilling rate， while drilling speed is remarkably increased in the Tarim Tahenan difficult area. The rock breaking mechanism of plane teeth， axe teeth， polygonal teeth and conical teeth is compared and analyzed， which provides theoretical support for subsequent optimization design of drill bits. Field tests were carried out on special-tooth bits， which significantly improved the penetration and ROP compared to conventional PDC bits. Twenty-one of the wells achieved “one-trip” drilling for the second well section with a total footage of more than 30000m. In short， according to the formation drillability， to improve the drill bit and formation compatibility through the optimal matching of plane teeth， axe teeth， polygonal teeth and cone teeth can significantly improve drilling efficiency.
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Key words:
- PDC bit /
- polygonal tooth /
- conical tooth /
- axe tooth /
- drilling speed-up /
- Bayanhetao
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[1] 侯学军，孔祥吉，钱锋，等.Agadem油田新型个性化PDC钻头提速应用研究［J］.重庆科技学院学报（自然科学版），2019，21（2）：1.HOU Xuejun， KONG Xiangji， QIAN Feng， et al. Research on speed increase of new personalized PDC bit in Agadem Oilfield［J］. Journal of Chongqing University of Science and Technology （Natural Sciences Edition）， 2019，21（2）：1.
[2] [2] 左宏刚，何福耀，严维锋，等.PDC 钻头定制设计及在东海超深井的应用［J］.石油工业技术监督，2020，36（7）：17-22.
ZUO Honggang， HE Fuyao， YAN Weifeng， et al. Customized design of PDC bit and its application in ultra deep wells in the East China Sea［J］. Technology Supervision in Petroleum Industry， 2020，36（7）：17-22.
[3] [3] 赵研，张丛珊，高科，等.超声波辅助PDC切削齿振动破岩仿真分析［J］.钻探工程，2021，48（4）：11-20.
ZHAO Yan， ZHANG Congshan， GAO Ke， et al. Rock breaking simulation analysis for the ultrasonic vibration-assisted PDC cutter［J］. Drilling Engineering， 2021，48（4）：11-20.
[4] [4] 高明洋，张凯，周琴，等.高温硬地层钻进中PDC钻头切削齿磨损研究［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2018，45（10）：185-189.
GAO Mingyang， ZHANG Kai， ZHOU Qin， et al. Wear of PDC cutters in high temperature hard formation drilling［J］. Exploration Engineering （Rock & Soil Drilling and Tunneling）， 2018，45（10）：185-189.
[5] [5] 胡书锴，田锋，李汉月，等.超高温地热钻井高效耐磨PDC钻头研制及应用［J］.钻采工艺，2020，43（3）：1-3.
HU Shukai， TIAN Feng， LI Hanyue， et al. Development and test application of high efficiency PDC bit for ultra-high temperature geothermal well［J］. Drilling & Production Technology， 2020，43（3）：1-3.
[6] [6] 晏加刚.大港油田个性化PDC钻头破岩技术试验［J］.科学技术创新，2019，25（1）：153-155.
YAN Jiagang. Experiment of personalized PDC bit rock breaking technology in Dagang Oilfield［J］. Scientific and Technological Innovation， 2019，25（1）：153-155.
[7] [7] 居培，王传留.弧角型 PDC钻头切削齿布齿模式仿真分析［J］.煤田地质与勘探，2020，45（5）：240-246.
JU Pei， WANG Chuanliu. Simulation of the cutter arrangement pattern of the arc PDC drill bit［J］. Coal Geology & Exploration， 2020，45（5）：240-246.
[8] [8] 彭齐，周英操，周波，等.凸脊型非平面齿PDC 钻头的研制与现场试验［J］.石油钻探技术，2020，48（2）：49-56.
PENG Qi， ZHOU Yingcao， ZHOU Bo， et al. Development and field test of a non-planar cutter PDC bit with convex ridges［J］. Petroleum Drilling Techniques， 2020，48（2）：49-56.
[9] [9] 祝小林，杨灿，张鸥，等.新型PDC钻头砾岩破岩技术及应用［J］.石油机械，2019，47（6）：28-32.
ZHU Xiaolin， YANG Can， ZHANG Ou， et al. Conglomerate rock breaking technology with new PDC cutter and its application［J］. China Petroleum Machinery， 2019，47（6）：28-32.
[10] [10] 吴泽兵，张帅，王勇勇，等.基于ABAQUS的PDC钻头参数化布齿与破岩仿真［J］.石油机械，2020，48（3）：30-36.
WU Zebing， ZHANG Shuai， WANG Yongyong， et al. ABAQUS-based parameterized cutter layout and rock breaking simulation of PDC bits［J］. China Petroleum Machinery， 2020，48（3）：30-36.
[11] [11] 李思琪，田胜雷，闫铁，等.PDC钻头单齿切削天然裂缝地层断裂机理［J］.东北石油大学学报，2020，44（4）：22-30.
LI Siqi， TIAN Shenglei， YAN Tie， et al. Fracture mechanism of formation with natural flaws under a single tooth cutting of PDC drill bit［J］. Journal of Northeast Petroleum University， 2020，44（4）：22-30.
[12] [12] 杨迎新，杨燕，陈欣伟，等.PDC钻头复合钻进破岩机理及个性化设计探讨［J］.地下空间与工程学报，2019，15（2）：565-576.
YANG Yingxin， YANG Yan， CHEN Xinwei， et al. Discussion on rock-breaking mechanism and individuation design of PDC drill bit in compound drilling［J］. Chinese Journal of Underground Space and Engineering， 2019，15（2）：565-576.
[13] [13] 杨迎新，胡浩然，黄奎林，等.环脊式PDC钻头破岩机理实验研究［J］.地下空间与工程学报，2019，15（5）：1451-1461.
YANG Yingxin， HU Haoran， HUANG Kuilin， et al. Experimental research on the rock-breaking mechanism of annular-ridge PDC bit［J］. Chinese Journal of Underground Space and Engineering， 2019，15（5）：1451-1461.
[14] [14] 况雨春，曾昭安，张毅，等.基于离散元方法的PDC钻头破岩仿真研究［J］.地下空间与工程学报，2019，15（3）：835-842.
KUANG Yuchun， ZENG Zhaoan， ZHANG Yi， et al. Simulation of PDC bit cutting rock based on discrete element method［J］. Chinese Journal of Underground Space and Engineering， 2019，15（3）：835-842.
[15] [15] 祝效华，易勤健.PDC钻头切削断面对破岩效率的影响［J］.中国机械工程，2018，29（7）：817-823.
ZHU Xiaohua， YI Qinjian. Influences of cutting shapes of PDC bits on rock breaking efficiency［J］. China Mechanical Engineering， 2018，29（7）：817-823.
[16] [16] 居培，孙荣军，石智军，等.煤矿井下用新型弧角PDC钻头的设计与应用［J］.煤炭工程，2018，50（1）：145-150.
JU Pei， SUN Rongjun， SHI Zhijun， et al. Design and application of new arc angle PDC bit used in underground coal mine［J］. Coal Engineering， 2018，50（1）：145-150.
[17] [17] 李琴，刘永升，黄志强，等.PDC钻头切削破岩机理及数值模拟研究［J］.机械科学与技术，2016，35（2）：203-210.
LI Qin， LIU Yongsheng， HUANG Zhiqiang， et al. Exploring mechanism and numerical simulation of rock breaking process using PDC bit［J］. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering， 2016，35（2）：203-210.
[18] [18] 田家林，刘刚，杨琳，等.增强造斜易控性的新型PDC钻头工作特性［J］.石油学报，2015，36（7）：882-889.
TIAN Jialin， LIU Gang， YANG Lin， et al. Characteristic of new-style PDC bit with whipstocking controllability［J］. Acta Petrolei Sinica， 2015，36（7）：882-889.
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