美国采用先进工艺技术手段设计新型钻头

据美国《勘探与开发》杂志第8期增刊报道，通过采用多种先进的工艺技术方法，美国瑞德海卡洛格公司推出了System Matched系列钻头，以满足各种日益苛刻的钻井挑战。

　　新型钻头的四个关键性能特征是：耐用性、可导向性、稳定性以及机械钻速。在给这四个特征排序时，了解用户针对某一具体钻井井段的优先考虑是首要步骤。比如，在成本很高的钻井环境中，机械钻速就应该是首要的考虑因素；而在井身形状复杂的情况下，则应首先考虑钻头的可导向性能。把这几个关键因素排好序后，就可以提出最优的钻头设计方案了。 
　　当然，为应付钻井挑战而提出最佳钻头解决方案所需的技术还需要对许多相关因素有着深入的理解，包括地质情况、井身轨迹、驱动类型、底部钻具组合、泥浆类型、钻井参数以及许多其它因素。瑞德海卡洛格公司采用了多种先进技术以使其能够提出最优化的钻井解决方案，这些技术包括：Insight全球知识数据库、全套钻井研究工具、经现场验证了的设计优化模型以及黑匣子井下数据记录仪。 

　　该公司的Insight全球知识数据库使得其工作人员在世界各地都能享用其公司雇员的集体知识和智慧。通过网络可随时得到有关所学的课程、最好的实践方法以及技术参考资料等。 

　　综合钻井实验室为工程技术人员提供了最广泛的材料、轴承、密封、侧向振动、机械能量和水力试验能力。其中最重要的部分是压力钻机，它能够为直径172/2英寸以下钻头模拟各种类型岩石的井下钻井工况。该钻机使瑞德海卡洛格公司得以开发出各种具有先进水力结构的钻头、方向盘式钻头并对更新的设计概念进行试验。 

　　瑞德海卡洛格公司的工程技术人员运用多种微机辅助工具针对各种具体的钻井用途进行钻头设计。这些工具可进行专用的钻井性能模拟、专用钻头设计、有限元分析以及计算流体力学。 

　　但对钻头真正的检测还是实际的使用性能。该公司的黑匣子数据记录短接能够在井下对钻头性能进行验证，特别是对钻头的侧向和扭转稳定性进行验证。这种独特的仪器可被安置在底部钻具组合的任意位置，在钻井后可对所记录的数据进行深入分析。通过分析，便可以对钻井参数组合、底部钻具组合或钻头结构的更改提出合理的建议。 

　　通过以上分析所获得的知识，还可被用于不断改善其计算机模拟模型，从而使得设计-试验-评价过程成为该公司持续改进的一部分。 

　　另外，该公司还通过采用各种关键技术来强化钻头耐用性、可导向性、稳定性以及机械钻速这四个基本要素。其TreX热稳定PDC齿和采用粉末锻造工艺的已获专利权的Tuffcutter钻头切削结构，提高了钻头的耐用性和机械钻速，同时也不损失其他性能优势。而其导向专利技术则能够同时改善钻头的稳定性、耐用性和可导向性。 

　　该公司所采用的先进钻头技术已使钻井方式发生了改变，并改善了钻井的经济性，而System Matched钻头解决方案仅仅是该公司多项技术发展的代表作之一。