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　　殼牌公司資深鉆井工程師指出，鉆井作業商的目標是鉆出盡可能多的高性能井，并要保證是最低成本。那么究竟什么樣的鉆頭才能滿足鉆井作業商的具體需求呢？下面讓我們看看，近來國外其它主要鉆頭供應商推出的鉆頭新品。 

　　獨特的水平井專用鉆頭 

　　Shear Bits公司于2008年成立于加拿大，專為加拿大西部鉆井市場提供PDC鉆頭。 

　　該公司所有鉆頭都針對水力優化而設計成多種等級，全部流道和排屑槽的形狀都可最大限度的減少流場死點，所有噴嘴都可互換，排屑槽皆為大尺寸設計且大多數鉆頭結構都是在每個刀翼有多個噴嘴。該公司專用的第三規徑技術能通過三點金剛石覆蓋而保證鉆頭的耐用性。除了每個刀翼有三個PDC齒外，每個保徑墊都由碳化鎢合金構成以提高其耐磨性。第三規徑技術中的最終PDC齒布局能使鉆頭有效的倒劃眼通過縮徑井段。
 
　　Shear Bits公司的設計技術不是建立在模擬基礎上，而是建立在具體用途的基礎之上。該公司擁有一套能幫助設計工程師開發成功鉆頭的分析工具，其設計系統建立在對每只鉆頭建立三維模型的基礎上，其中包括專有的切削齒布置算法，重點是理解PDC齒與巖層間的幾何作用關系。該公司的目標不是預測鉆頭的鉆井性能，而是通過工程設計而生產出能實現所需性能的鉆頭設計幾何形狀，其中最重要的步驟是在完成初始設計和對首批鉆頭進行試驗之后。此時，設計人員要對鈍鉆頭狀況進行詳細的評估，并以所鉆地層為基礎結合具體用途來開發下一只鉆頭，隨著新型PDC齒的開發和新型鉆頭幾何形狀的生成，鉆頭設計技術也隨之改變，以便與目標用途中的變量相吻合，這就是Shear Bits公司以具體用途為基礎的設計技術，開發過程中的每一階段都著眼于鉆頭的井下性能而不是計算機模擬。 

　　該公司擁有4個系列的PDC鉆頭，每個系列都含有具體的技術以使其能在具體應用中發揮最佳性能。其定向井系列鉆頭可實現穩定的工具面控制而不會損失其機械鉆速，鉆頭滑動時可進行定向操作，而轉動時則速度快，鉆頭輪廓為專有的幾何形狀，整體長度短但同時又能在鉆頭臺肩處保持充足的金剛石量。
 
　　通過在每個刀翼上增加PDC齒的排數，該公司形成了多排齒系列鉆頭，這種鉆頭可被設計出多種獨特特征，從而在復雜地層中取得良好鉆進效果。而該公司的水平井系列鉆頭則配備了特殊的保徑墊，以便能夠實現與井壁的最大環形接觸，而同時又能保持鉆頭的總長度較短；鉆頭上的主要PDC切削結構能夠在沒有過多側切的情況下有效的向前鉆進，因而限制了鉆頭鉆進時的下斜傾向。 

　　該公司稱，到目前為止還沒有哪家鉆頭廠家擁有專門為水平井應用而開發的鉆頭，所有其他廠家都是用其為定向井開發的鉆頭來鉆水平井段的，這樣做從功能上而言是可行的，但是只要鉆頭是為兩種不同用途而設計的，則鉆頭的性能總是在至少一種用途中是打折扣的，且常常是在兩種用途中都會打折扣。到目前為止，該公司鉆頭所創記錄的一半都是在水平鉆井應用中取得的。
 
　　在加拿大的一口井中，Shear Bits公司在一個通常機械鉆速很低的井段大幅提高了機械鉆速。該公司采用了其6 1/8英寸的SH513和6 1/8英寸的SH513D PDC鉆頭，SH513D鉆頭具有雙排齒特征。所鉆的是一段600~700米的水平井段，該井段地層主要是抗壓強度為15~20 kpsi的白云巖。在分析了實際情況后，該公司同時開發了兩種水平井系列鉆頭，以便能夠對兩種概念進行快速試驗。其SH513鉆頭用時31.3小時鉆進了644米，機械鉆速為20.6米/小時，與鄰井最快的鉆速相比提高了166%；而另一只SH513D鉆頭鉆進的井段更長，達689米，但機械鉆速還是達到了19.7米/小時，比鄰井第二快的鉆速快了很多。 

　　經濟高效的鉆頭新品 

　　史密斯公司的Outlaw PDC鉆頭，通過應用其專有的IDEAS鉆頭設計和模擬過程軟件進行優化，在Anadarko盆地鉆井應用中創下了多項鉆井記錄，該地區地層主要是難于鉆進的碳酸鹽、頁巖和砂巖地層。 

　　該公司開發的7 7/8英寸Mi616型六刀翼鉆頭的切削結構包括有26顆面齒和6顆保徑齒，以便在獲得鉆頭耐用性延長鉆頭壽命，和提高鉆頭進攻性實現更高的機械鉆速（ROP）之間達到平衡。鉆頭上配備了3個標準系列的60N噴嘴以便有效地清洗井眼，該鉆頭的另一特點是其具有8.88平方英寸的大排屑槽面積。
 
　　去年，這種鉆頭在Anadarko盆地的應用中，在進尺和機械鉆速（ROP）方面創下了6項鉆井記錄，創記錄的鉆頭全部都是7 7/8英寸的PDC鉆頭。其中一只Mi616MNSPX鉆頭被XTO能源公司在美國俄克拉荷馬州Major縣的Corwin B 5-29井中鉆井，取得了92英尺/小時的機械鉆速，比鄰井所用的競爭對手鉆頭的鉆速快了104%，且創下了該縣的機械鉆速記錄，鉆井深度達到了8,543英尺。而鄰井3只競爭對手的鉆頭的機械鉆速分別僅為每小時41、44和45英尺。 

　　史密斯公司最新推出的Shamal Typhoon系列牙輪鉆頭是專為中東地區大井眼鉆井所開發的，這種鉆頭融合了該公司傳統的Shamal特征和新型“Typhoon”水力結構以便能夠更有效地清洗大直徑井眼。該公司的IDEAS（集成動態工程分析系統）保證了Shamal Typhoon水力結構、鉆頭切削齒幾何形狀以及最新的硬質合金技術有機融合以獲得最佳的鉆頭性能。 

　　在沙特阿拉伯的Ghawar油田，一只16英寸的Shamal Typhoon 六噴嘴鉆頭鉆進了2,344英尺，創下了每小時90.15英尺的該油田機械鉆速記錄，比5口鄰井的平均機械鉆速（每小時58.32英尺）快了54.6%。這種鉆頭創下的另一項記錄是鉆完某一井段的成本僅為每英尺31美元，而5口鄰井的平均成本則為每英尺41美元。前期的此項記錄也是由一只16英寸的Shamal Typhoon鉆頭保持的，當時該鉆頭取得了每小時76.19英尺的機械鉆速，每英尺鉆井成本為33美元。 

　　欠平衡鉆井專用鉆頭 

　　美國瓦瑞爾國際公司于今年2月間，首次推出了A-Force系列密封滑動軸承空氣鉆井牙輪鉆頭，專門用于欠平衡鉆井，包括空氣鉆井、泡沫鉆井和霧化鉆井。該系列產品采用了新型牙輪技術和先進的材料，使鉆頭鉆速更快、壽命更長且穩定性更好。 

　　所有的A-Force系列鉆頭都帶有用新型技術專門設計的改進型密封滑動軸承系統，改善了大負荷鉆井條件下軸承對熱量的承受能力；鉆頭切削齒皆采用該公司大能量滾筒拋光（HET）專利技術加以處理，且其切削結構和碳化鎢硬質合金牌號都是專為欠平衡鉆井所配備的。 

　　在鉆頭密封與內軸承間設計了一個隔熱片以保護密封免受過大熱量的影響，降低密封系統的工作溫度并延長密封壽命。在鉆頭上還配置了一個圓錐形密封墊，此墊能夠使密封系統更好地適應壓力波動，同時仍能保持良好的密封位置和界面，這種效果對于在空氣、泡沫和霧化鉆井中可能會遇到的大的內部軸承壓力來說是非常重要的。另外，A-Force系列鉆頭軸承的剛性更好、公差更小，所以鉆頭能夠承受更大的鉆壓。 

　　該產品在材料方面的改進包括采用了高溫穩定性更好的新型潤滑脂配方，并在鉆頭軸承表面鑲焊了耐磨性更好的硬質金屬。同時對這種鉆頭的牙掌鍛件也進行了重新設計，使其強度更高、穩定性更好且減小了整體鉆頭長度。 

　　在PDC鉆頭方面，瓦瑞爾公司也還在不斷探索滿足用戶定向需求的新途徑，在有機結合其GeoScience和SPOT專有軟件程序的閉環系統之上，建立起用于重新設計其Navigator系列PDC鉆頭的平臺，使設計人員能夠建立鉆頭規徑和切削結構模型，根據特定需求優化鉆頭零部件并預測哪種結構可導致所希望的產品性能。 

　　在一次頁巖井段鉆井中，一家主要鉆井作業商要求瓦瑞爾公司提供一種穩定性更好的鉆頭，該公司推薦了一只六刀翼7 7/8英寸的VM619H Navigator PDC鉆頭，該鉆頭在45.25小時內共鉆進4,531英尺，達到了9,885英尺的總深，其機械鉆速高達每小時100.13英尺，使該作業商節約了幾乎一整天的鉆機時間，約合當地鉆井成本50,000美元。 

　　瓦瑞爾公司的A-Force系列欠平衡鉆井專用鉆頭 

　　以上是去年以來國外各大鉆頭廠商推出的鉆頭新品，其形狀各不相同，但共同之處是以鉆井具體用途為導向，以客戶的具體需求為開發目標，也只有這樣，才能不斷開發出為客戶所接受的性能優良的鉆頭產品。