本站原创摘自：硕士论文答辩www.udooo.com
摘 要：近年来随冀东油田的油区面积的逐步扩大，勘探开发程度不断深入，尤其在南堡油区的勘探开发，该区块已探明的储层深度将近6000m，因此就出现了为数众多的深井、大位移井、大斜度及水平井。随着埋深的增加，生产井已由中浅层逐步转向至中深层和深层，在上覆地层压力的作用下，地层压实程度逐渐增强，可钻性差，抗压强度高，研磨性强，对钻头的选择尤为重要，钻井提速提效工作也面临严重的挑战。所以在钻头选择上，地层的研磨性引起了很大程度的重视。关键字：研磨性；南堡油田；钻头；磨损；岩性
：A
1区块构造背景及岩性
南堡油田地理位置位于河北省唐山市南堡开发区，为黄骅坳陷南堡凹陷构造。高研磨性地层主要指馆陶组和东营组地层。表1为邹德永、王瑞和【石油大学（华东）】等人实验得出的岩性研磨性级别：
1.1馆陶组具体岩性。
南堡油田馆陶组主要由泥岩、细砂岩、含砾不等粒砂岩、砂砾岩、泥岩和玄武组成。岩质性软，吸水性强，易造浆，岩屑呈团块状，可钻性较差，研磨性强。从实钻资料可知，细砂岩的主要成份以石英为主，长石次之，岩屑呈现细粒结构，形状为次圆状，由泥质胶结，疏松；含砾不等粒砂岩主要成份以砾石、石英为主，长石次之，不等粒结构，颗粒呈现次圆状，分选差，泥质胶结，疏松，其中砾石成份以石英砾为主，长石砾次之。砂砾岩主要成分为石英，其次为长石，颗粒次棱角状，分选差，泥质胶结，疏松，砾石成份以石英砾为主，长石砾次之。玄武岩质较纯，坚硬，致密，成分以斜长石为主，隐晶质结构，表面较粗糙。在南堡3号构造中馆陶组会钻遇煤层，如南堡3-80井煤层为2m。煤层压实严重，可钻性很差，研磨性强，但是层薄，钻头能够快速穿过，对钻头的研磨起不到决定性作用。
1.2东营组具体岩性
东营组地层分为三段，东一段为厚层、中厚层灰白、浅灰色细砂岩、砂砾岩及灰色、灰绿色泥岩不等厚互层。东二段上部为灰色、深灰色泥岩、粉砂质泥岩夹浅灰色细砂岩、粉砂岩，中下部砂岩较发育。东三段深灰色泥岩夹灰色细砂岩、粉砂岩。东一和东二段研磨性强，东三次之。2该区块高研磨性地层PDC钻头切削齿选择
研磨性级别在4级以内的软和较软岩层，可选用聚晶金刚石钻头；软的、中硬和完整均质较硬岩层，可选用天然金刚石表镶钻头；软硬不均、节理发育和裂隙岩层，宜选用孕镶钻头。
随着地层的压实作用与埋藏深度，岩石的可钻性差，研磨性越强，硬度越高，金刚石粒度应越小，最好用孕镶钻头。岩石硬度越低，研磨性越弱，则钻头的金刚石颗粒应越大，如选用天然金刚石钻头，聚晶金刚石钻头。按金刚石镶焊浓度来说，岩石硬度越高或研磨越弱，则钻头金刚石浓度应越低；反之，岩石硬度越低或研磨性越强，则钻头金刚石浓度应越高。这样才能保证钻头收到岩层的研磨时，能够有效保护切削齿和刀翼布齿处。
在南堡油田，进入馆陶二三段后地层压实作用增大，可钻性变差，研磨性增强，选择钻头的切削齿尺寸为16mm，进入东营后可以选择13mm切削齿。例如在南堡3号断块，从2956m-3214m选择的钻头是T1653AGU钻头，这段地层岩性有细砂岩、泥岩、含砾不等粒砂岩和玄武岩，地层压实变化大，可钻性较差，研磨性较强，机械钻速为6.45m/h，钻头起出磨损严重，切削齿全部钝化，护径齿磨滑，约退化0.6mm，外侧无齿区域有横向槽痕。
在明化镇下段和馆陶组的非砾岩地层，研磨性较强，切削齿应选用中等偏小的鼻部圆弧直径、小切削角、中低密度布齿设计，力平衡布齿和横向减振块相结合，提高钻头工作稳定性及抗冲击能力。东营组东一、东二段研磨性加强，切削齿应选用中等偏小的鼻部圆弧直径、中小切削角、中低密度布齿设计，力平衡布齿和横向减振块相结合。东三段切削齿选择中等鼻部圆弧直径、中等切削角、中等密度布齿设计。
3牙轮钻头的选择与使用
牙轮钻头使用，主要用于馆陶底砾岩的钻进，再者还用于扭方位、造斜、降斜等定向作业，用于井底不干净（PDC多落齿、砾岩落块等）后的钻进作业。除了砾岩对钻头的应力损坏外，砾岩及其他岩石的研磨性依然是破坏钻头的主因。
3.1 牙轮轴承选择
地层对牙轮钻头的研磨性，主要表现在对切削齿、牙轮本体、轴承磨损以及掌背的磨损。因此，在选择三牙轮钻头时，牙轮钻头的布齿密度应增大，可以分均地层对切削齿的磨损，增加切削地层效果，延长使用寿命，确保是使用时间内不至于磨损牙轮本体。密封形式以金属滑动密封为主，因为岩层研磨性高的地层，一般较深，地层温度会增加，金属滑动密封要好于橡胶密封。3.2 掌背注意事项
井壁对钻头的研磨性体现在磨损钻头的掌背，掌背内部是密封油腔，上部有密封盖，因此在钻头选择上，要进行掌背强化和加厚，防止磨损掌背或油封盖后使得滑动密封失效，严重可导致牙轮落井。例如南堡3-80井选择了HJT517GL和HJT517GK钻头，堡古2井选了HJ517G。3.3 使用注意事项
牙轮钻头在高研磨性地层中，使用注意事项的重要性同等于选择，一旦在使用中没有把握好，容易导致牙轮落井。因为地层研磨性很强，所以，根据钻时来判断钻头的实时状态，这点措施不可取。控制钻头的使用时间是关键。南堡3-80井在该区块的施工中，认真把握使用时间，根据是否使用东丽钻具来决定钻头的使用时间：下动力钻具时，井下工作时间控制在30小时内，不下动力钻具时，井下使用时间控制在60小时内。结语
在南堡油田高研磨性地层钻进作业，对钻头的选择是一项非常关键的决策。尤其是在未探明地层研磨性情况的区域，更应该充分考虑到地层的研磨性，将地层研磨性列为钻头参考的重要一项，并在钻进中做好实施跟踪和监测，才能更好的应对高研磨性地层，顺利施工。
参考文献
邹德永等. PDC钻头钻进岩石可钻性试验研究[J] .石油大学学报（自然科学版），1993 ，17 （1） ：31 - 35.
邢纪国.岩石研磨性实验研究[J] .江汉石油学院，2003，05：25-26.