高溫地熱井牙輪鉆頭掉齒機理研究主要方向

  在高溫地熱井鉆進(jìn)過(guò)程中由于牙輪牙齒脫落現象比較明顯,為了提高牙輪在高溫地熱井中的壽命,降低鉆井成本,本文結合高溫地熱井的鉆井環(huán)境,分析牙輪牙齒掉落的原因,并設計實(shí)驗研究溫度、過(guò)盈量等對牙輪固齒強度的影響。主要內容如下:

 

  (1)針對高溫地熱井獨特鉆井工藝分析常規固齒技術(shù)應用于高溫地熱井牙輪中的不足,開(kāi)展高溫地熱井牙輪掉齒原因分析;5高溫地熱井牙輪鉆頭掉齒機理研究(2)對牙齒鑲固強度進(jìn)行理論計算,其中包括防止牙齒脫落的理論分析、孔壁應力分析和孔口應力分析,完成各因素影響的有限元仿真分析;(3)開(kāi)展了高溫條件下鑲固牙輪牙輪鉆頭牙齒固齒能力實(shí)驗測試方法研究,設計了高溫地熱井牙輪鉆頭牙齒鑲固實(shí)驗,開(kāi)展溫度、過(guò)盈量、牙齒直徑、齒距等因素對牙齒鑲固強度影響的實(shí)驗研究,尋找各因素對牙齒鑲固強度的影響規律;(4)結合理論分析與實(shí)驗研究總結高溫地熱井牙輪鉆頭掉齒原因,建立系統的牙輪鉆頭牙齒鑲固強度分析方法,并給出高溫地熱井牙輪鉆頭牙齒鑲固方法及建議。

 

  西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2章高溫地熱井牙輪鉆頭掉齒原因分析從肯尼亞地熱井現場(chǎng)的照片中可以看出,牙輪鉆頭最嚴重的失效形式就是硬質(zhì)合金齒的脫落,而且非常嚴重,這在常規鉆井中是不多見(jiàn)的。通過(guò)對比常規油氣地質(zhì)條件與高溫地熱井地質(zhì)條件發(fā)現,高溫地熱鉆井與常規油氣鉆井有著(zhù)明顯的區別:(1)高溫地熱井巖性主要為火成巖或變質(zhì)巖,硬度大,可鉆性差;(2)井底溫度較高,國外普遍認為350°C以上的地熱儲層經(jīng)濟性比較明顯;(3)鉆井深度較大,一般在3000?6000m,隨著(zhù)鉆井深度增加,對鉆井工藝及設備的要求也會(huì )隨之增加;(4)高溫導致井壁巖石穩定性較差,鉆進(jìn)過(guò)程中高溫巖石遇到鉆井液,會(huì )導致熱破裂,脫落下來(lái)的巖石極易造成卡鉆;(5)由于地層裂縫發(fā)育,斷層較多,井漏現象十分嚴重。綜合地質(zhì)條件及鉆井工藝分析,為深入分析高溫地熱井牙輪鉆頭掉齒機理,從溫度、井底沉砂、穩定器等引起牙輪掉齒的主要因素進(jìn)行了分析。