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8 1/2〞井眼长寿命高效钻井破岩工具的研制及应用

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成果主要完成人

樊思成、李洪利、张 衡、张 斌、李 勇、韩新明、李良君、张 骅

项目概况

针对石油钻井中的深井和大位移水平井钻井提速需求,项目成功研制出适用于8 1/2〞井眼的高效、长寿命“PDC钻头+螺杆钻具+水力振荡器”钻井破岩工具。PDC钻头根据地层岩性及配套的螺杆钻具和水力振荡器的适配需求,开展布齿、力平衡计算、井底流场模拟、切削元件优选、自动敷焊表面硬化工艺等方面的研究,提高个性化钻头的破岩效率和寿命。螺杆钻具通过开展长寿命万向轴总成设计制造、高可靠性转子防掉结构等方面的研究,提高安全稳定性和使用寿命。水力振荡器通过开展动力总成、振荡总成的技术研究,盘阀作为关键零部件,直接影响整体使用寿命,通过防冲蚀试验与金属耐磨机理研究,创新采用了新材料和碳化钨喷涂等表面硬化工艺技术改善原材料性能,提高盘阀使用寿命,提升水力振荡器工作稳定性和使用寿命。为达到深井钻井提速增效目的,在研究高效破岩工具的基础上,围绕钻头开展钻井参数匹配性研究,形成一套“PDC钻头+螺杆钻具+水力振荡器”钻井工具一体化配套提速技术方案,新工具实现了完全国产化。通过现场实验验证,成果应用后同等工况条件下钻井提速20%以上,工具平均寿命大于200小时,提高了作业效率,降低了钻井作业成本,获得了用户高度好评,2021年-2022年已推广应用60余套,创收2400万元,创效600万元,市场应用前景广阔。