高温地热井牙轮钻头掉齿机理研究主要方向

  在高温地热井钻进过程中由于牙轮牙齿脱落现象比较明显,为了提高牙轮在高温地热井中的寿命,降低钻井成本,本文结合高温地热井的钻井环境,分析牙轮牙齿掉落的原因,并设计实验研究温度、过盈量等对牙轮固齿强度的影响。主要内容如下:

 

  (1)针对高温地热井独特钻井工艺分析常规固齿技术应用于高温地热井牙轮中的不足,开展高温地热井牙轮掉齿原因分析;5高温地热井牙轮钻头掉齿机理研究(2)对牙齿镶固强度进行理论计算,其中包括防止牙齿脱落的理论分析、孔壁应力分析和孔口应力分析,完成各因素影响的有限元仿真分析;(3)开展了高温条件下镶固牙轮牙轮钻头牙齿固齿能力实验测试方法研究,设计了高温地热井牙轮钻头牙齿镶固实验,开展温度、过盈量、牙齿直径、齿距等因素对牙齿镶固强度影响的实验研究,寻找各因素对牙齿镶固强度的影响规律;(4)结合理论分析与实验研究总结高温地热井牙轮钻头掉齿原因,建立系统的牙轮钻头牙齿镶固强度分析方法,并给出高温地热井牙轮钻头牙齿镶固方法及建议。

 

  西南石油大学硕士研究生学位论文第2章高温地热井牙轮钻头掉齿原因分析从肯尼亚地热井现场的照片中可以看出,牙轮钻头最严重的失效形式就是硬质合金齿的脱落,而且非常严重,这在常规钻井中是不多见的。通过对比常规油气地质条件与高温地热井地质条件发现,高温地热钻井与常规油气钻井有着明显的区别:(1)高温地热井岩性主要为火成岩或变质岩,硬度大,可钻性差;(2)井底温度较高,国外普遍认为350°C以上的地热储层经济性比较明显;(3)钻井深度较大,一般在3000?6000m,随着钻井深度增加,对钻井工艺及设备的要求也会随之增加;(4)高温导致井壁岩石稳定性较差,钻进过程中高温岩石遇到钻井液,会导致热破裂,脱落下来的岩石极易造成卡钻;(5)由于地层裂缝发育,断层较多,井漏现象十分严重。综合地质条件及钻井工艺分析,为深入分析高温地热井牙轮钻头掉齿机理,从温度、井底沉砂、稳定器等引起牙轮掉齿的主要因素进行了分析。