江钻新型复合破岩PDC钻头在川中高磨区块的应用
中石化江钻石油机械有限公司湖北省武汉市 430223
前言
川中高磨区块，是中国石油集团公司天然气增储上产的重点勘探开发区，近年来年均钻
井40口、钻井总进尺在20万米以上。
随着PDC钻头技术的发展和全面推广应用，在钻井开
发效率和经济性方面取得了较大的进步，但在下部海相地层钻遇二叠系龙潭组的铝土质泥岩，及寒武系筇竹寺组的泥岩、泥质粉砂岩等，地层坚硬、致密，加上井深和使用高密度泥浆的
压实作用，地层具有较强的硬塑性，使用常规PDC进尺少、机械钻速低，频繁起下钻增加钻
井周期。
一、复合破岩PDC钻头破岩机理介绍
采用特殊的“尖/圆”齿交替布置的复合破岩切削结构，尖齿先与地层接触，在岩石中切出
一条条较小的环状“卸荷槽”，使地层应力预先释放而其强度大大减弱，从而使得圆形切削齿
能充分吃入地层形成体积破碎，大大提高了切削效率。
二、复合破岩PDC钻头应用介绍
1、黄202井311.2mmKS1652DGRX复合破岩钻头使用情况
该井进入龙潭组后，连续使用了1只川石311.2mmGP1646D、1只川克311.2mmCKH506
和1只格瑞特311.2mmGM1605T，3只PDC钻头累计进尺20.09m、平均机速 0.4m/h。
平均
钻时均较高，分别为95.27min、177.5 min和188.9 min，试验了1只311.2mmKPM1633DST
混合钻头，平均钻时120.9min，相比前3只PDC，虽然平均进尺提高18.1%，平均机速提高17.5%，但平均机速仍然较低，使用与对比情况如表1。
随后，试验了1只311.2mmKS1652DGRX新型复合破岩PDC钻头，该钻头在龙潭组钻遇
地层岩性变化频繁，平均机速2.5，钻遇灰黑色页岩、吕土质泥岩钻时50-90 min，碳质页岩、煤层钻时5-20 min。
在茅口组进尺77m，钻至至2984钻时由34上升至40－46 min，最后
4m钻时持续升高（钻时59、73、93、98 min），分析钻头切削齿磨损，决定起钻。
其中在
龙潭组进尺78.32m、平均钻时21.9min，平均机速0.95m/h，其中钻遇18m灰黑色页岩、吕
土质泥岩等地层，平均钻时58.38min，钻遇碳质页岩、煤层等地层钻时5-16min；按钻遇硬
塑性地层对比3只常规PDC钻头，311.2mmKS1652DGRX平均进尺提高168.7%、平均机速提
高137.5%，提速提效成果十分显著。
2、合201井311.2mm KS1652DGRX复合破岩钻头使用情况
合201井进入龙潭组使用了2只常规PDC钻头（1只川石311.2mmCK505，1只盛辉311.2mmMQ616J），采用转盘钻钻进，累计进尺36m，平均机械转速0.55m/h。
其中311.2mm CK505:2808.3-2825.74，进尺17.44 m、平均钻时99.9min、平均机速
0.58m/h。
钻头起出1个水眼堵，2个刀翼包，切削齿完好。
311.2mm MQ616J：2825.74－2844.3，进尺18.56m、平均钻时108.3min、平均机速0.53m/h。
起出钻头两个刀翼槽泥包，
水眼完好，正常磨损。
下入1只311.2mmKS1652DGRX复合破岩钻头，该钻头钻遇龙潭组、茅口组，进尺
109.7m，纯钻时间91h，机械钻速1.21m/h，进入茅口组钻时持续升高，起钻更换PDC钻头。
其中，在龙潭组进尺68.7m、平均钻时60min，对比2只普通PDC钻头平均指标，
311.2mmKS1652DGRX平均进尺提高141.8%、平均机速提高81.82%，提速提效成果十分显著。
3、高石001-X36井215.9mm KS1652DGRX复合破岩钻头使用情况
高石001-X36井由4818米进入筇竹寺组，先后使用了2只215.9mm KPMD1642DRT混合
钻头和1只215.9mmDF1606BIU。
第1只215.9mmKPMD1642DRT混合钻头由沧浪铺下入，在
筇竹寺进尺124.2m，复合钻时平均20 min、定向钻时平均35 min。
第2只8-1/2DF1606BIU
在筇竹寺复合钻进2.24m、纯钻8h、平均机速0.28m/h，其中2米复合钻时分别为12 3 min
和131 min。
第3只215.9mm KPMD1642DRT混合钻头，在筇竹寺进尺16.36m、纯钻39h、平均机速0.42 m/h，复合钻时平均143 min。
钻头出井切削齿均无磨损。
下入1只215.9mm KS1652DGRX复合破岩钻头，日进尺130.7m、纯钻21.4h、平均机速6.12 m/h。
复合钻时6-9 min、定向钻时32-38 min。
钻压100-120kN，转速40-50+1.5度螺杆，
排量28L/s，泵压25MPa，密度2.23g/cm3，粘度：45s。
目前正在钻进中。
创寒武系定向复
合井段日进尺和机速最高记录。
三、江钻复合破岩PDC钻头应用评价
在黄202井在龙潭组至茅口组，采用常规钻具试验了1只311.2mm KS1652DGRX复合破
岩钻头，进尺155.77m，纯钻时间69.67h，平均机速2.24m/h。
其中在龙潭组进尺78.32m、
平均机速1.31m/h，与同井3只普通PDC钻头对比，平均机速提高227.5%。
在合201井在龙潭组至茅口组，采用常规钻具试验了1只311.2mm KS1652DGRX复合破
岩钻头钻头，进尺109.70m，纯钻时间91h，平均机速1.21m/h。
其中在龙潭组进尺68.7m、
平均机速1.0m/h，与同井2只常规PDC钻头对比，平均机速提高81.82%。
2只
311.2mmKS1652DGRX尖圆齿钻头提速提效成果十分显著。
在高石001-X36井筇竹寺组，采用1.5°172mm螺杆（扶正器205）试验了1只
215.9mmKS1652DGRX复合破岩钻头，日进尺130.7m、纯钻21.4h、平均机速6.12m/h。
复合
钻时6-9 min、定向钻时32-38 min。
创寒武系定向、复合井段日进尺和机速最高记录。
综合评价，在深井及高温、高压、高密度泥浆的三高强压实性地层，或显示硬塑性的泥、页岩地层，使用江钻复合破岩PDC钻头，相比常规PDC，提速提效成果十分显著，应予推广
使用。
四、结论与建议
通过对高石磨溪地区下部海相地层和钻井工况的了解，配合江钻针对性开发复合破岩PDC钻头应用，提速提效成果十分显著。
结论与建议如下：
1、针对高磨区块二叠系龙潭组和寒武系筇竹寺组等压实性地层、硬塑性地层，及其它
地区类似地层，使用江钻复合破岩PDC钻头，可以取得较好的综合使用指标。
2、建议配合中、高速螺杆使用，钻进泥、页岩采用高钻压低转速，钻进砂岩采用高转
速中、低钻压，能获得理想的使用效果。
3、建议高石磨溪地区二叠系龙潭组和寒武系筇竹寺组等地层，及其它区块类似地层，
推广使用江钻复合破岩PDC钻头，能获得理想的提速提效成果。
参考文献：
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