【摘 要】
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地热资源是一种清洁、高效、储量巨大的潜在替代能源,研究利用石油钻探技术开发地热资源,形成成熟的高温地热钻井技术,具有非常广阔的应用前景。高温地热井中遇到的最大问题
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地热资源是一种清洁、高效、储量巨大的潜在替代能源,研究利用石油钻探技术开发地热资源,形成成熟的高温地热钻井技术,具有非常广阔的应用前景。高温地热井中遇到的最大问题是高温地层对钻头材料的热磨损和高温相变,常常导致牙轮钻头断、掉齿现象严重,密封及轴承系统先期失效;也会导致PDC钻头切削齿出现严重的热磨损现象。本文根据高温地热钻井的实际工况,开展钻头的失效分析,研究开发耐高温PDC钻头新技术,为高温地热钻井提供高效钻头产品。本文的研究内容主要包括:1.开展高温地热钻井工况下的钻头失效分析,提出地热钻井PDC钻头技术的解决方案;2.开展地热井中、深部地层个性化PDC钻头布齿结构设计。3.对切削齿优选与脱钴技术进行研究,进而引入到高温地热钻井专用PDC钻头技术中。4.提出了一种具有扁长水孔结构的PDC钻头新型水力结构。通过井底流场分析得出该结构的优势,形成一套个性化水力结构优化设计技术,为新产品研制奠定了基础。5.研发了三种型号的高温地热钻井专用PDC钻头产品,在某国地热钻井现场中获得了成功应用,在200℃至300℃井温地层中钻井提速效果明显较国外著名厂家同类产品、同区块平均机械钻速提升约82.6%。以本文的研究工作为支撑,形成了一套系统的高温地热井PDC钻头技术体系,研发了系列化的专用钻头产品,在实际钻井施工中取得了显著的提速成果,为地热资源的高效开发做出了贡献。
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