NOV井下公司

    使用鉆頭和鉆柱擴(kuò)眼器進(jìn)行鉆井的挑戰(zhàn)是在非均質(zhì)地層中進(jìn)行鉆進(jìn)，原因是鉆頭和擴(kuò)眼器常常處在不同的地層中，從而會(huì)造成加在鉆頭和擴(kuò)眼器上的鉆壓和扭矩不穩(wěn)定，除了此類側(cè)向和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方面的挑戰(zhàn)以外，在深水鉆井中的鉆機(jī)安裝也頗為不易，所以正確的選擇鉆頭和擴(kuò)眼器就顯得格外重要。

    具體的挑戰(zhàn)體現(xiàn)在當(dāng)遇到較硬地層或夾層時(shí)鉆頭和擴(kuò)眼器切削結(jié)構(gòu)的過(guò)渡方面，例如，當(dāng)鉆頭已進(jìn)入硬地層而擴(kuò)眼器卻仍在較軟地層中時(shí)，在地面上所顯示的主要鉆壓實(shí)際上是加在鉆頭上的鉆壓；同樣，大多數(shù)扭矩也是由鉆頭所產(chǎn)生的。當(dāng)鉆頭開(kāi)始在硬地層中鉆進(jìn)時(shí)，切削力會(huì)迅速變化，極易產(chǎn)生側(cè)向振動(dòng)。如果鉆頭上的扭矩增加很大的話，還會(huì)引發(fā)粘滑現(xiàn)象。

    隨著鉆進(jìn)的繼續(xù)，擴(kuò)眼器進(jìn)入較硬地層，施加到擴(kuò)眼器上的鉆壓和扭矩會(huì)增加，相反，鉆頭上的扭矩和鉆壓則會(huì)減小，隨著擴(kuò)眼器切削結(jié)構(gòu)進(jìn)入抗壓強(qiáng)度較大的巖層，擴(kuò)眼器處的側(cè)向振動(dòng)將會(huì)增加，同樣，擴(kuò)眼器處的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)（或粘滑現(xiàn)象）也會(huì)加大。

    當(dāng)鉆頭處在較軟地層而擴(kuò)眼器處在較硬地層時(shí)會(huì)出現(xiàn)最為糟糕的情況，此時(shí)，大多數(shù)鉆壓都由擴(kuò)眼器所承受，且大多數(shù)扭矩也將由擴(kuò)眼器所產(chǎn)生，所以在擴(kuò)眼器處常常會(huì)發(fā)生側(cè)向振動(dòng)或回旋現(xiàn)象，另外，擴(kuò)眼器處扭矩的突然增大還會(huì)引發(fā)粘滑現(xiàn)象，此時(shí)鉆頭上的鉆壓會(huì)很小，有時(shí)幾乎就是懸掛在擴(kuò)眼器下方，這種現(xiàn)象往往會(huì)導(dǎo)致很低的切削深度并使鉆頭產(chǎn)生極度回旋現(xiàn)象。

    所以，選擇側(cè)向穩(wěn)定性好的鉆頭和擴(kuò)眼器是很重要的，使鉆頭和擴(kuò)眼器之間的進(jìn)攻性相互匹配以減小鉆頭與擴(kuò)眼器之間鉆壓和扭矩振動(dòng)的幅度也同樣重要，尤其是當(dāng)所鉆地層為夾層地層時(shí)更為如此。

    為了解決這一問(wèn)題，NOV（國(guó)民油井）井下公司特地開(kāi)發(fā)了SystemMatcher鉆頭/擴(kuò)眼器選型軟件以便優(yōu)化鉆頭和擴(kuò)眼器進(jìn)攻性以及穩(wěn)定性之間的匹配。首先從數(shù)據(jù)庫(kù)中選取Anderreamer工具的類型，并輸入地層強(qiáng)度的可變性以及特定鉆井應(yīng)用所期望的轉(zhuǎn)速（RPM）和機(jī)械鉆速（ROP）范圍，在此基礎(chǔ)上，SystemMatcher便會(huì)應(yīng)用邏輯表來(lái)描述鉆頭和Anderreamer工具的穩(wěn)定性和進(jìn)攻性以使鉆頭與所選的擴(kuò)眼器相匹配。

    在墨西哥灣，里德•海卡洛格公司的14¾英寸7刀翼裝有16mm直徑PDC齒的鉆頭被選擇與14½英寸x16½英寸的Anderreamer擴(kuò)眼器一同使用，所鉆井段完全符合定向井要求，且鉆進(jìn)時(shí)的扭轉(zhuǎn)和側(cè)向振動(dòng)非常低，鉆頭和擴(kuò)眼器的鈍化狀態(tài)顯示磨損很小且沒(méi)有發(fā)生沖擊損壞。

    在另一口井中，一家作業(yè)商用一種12¼英寸x 14½英寸的液壓Anderreamer擴(kuò)眼器與 NOV里德•海卡洛格公司的12 ¼英寸MSR813S鉆頭一同使用，該組合很順利的鉆完了整個(gè)井段，鉆進(jìn)過(guò)程中振動(dòng)非常小，沒(méi)有發(fā)生鉆具失效，且滿足了全部定向目標(biāo)的要求