塔里木大庆探区等深层超深层奥陶系难钻地层专用钻头研制

需求的背景和应用场景

塔里木大庆探区等深层超深层奥陶系鹰山组作为重点勘探开发目标层位，其地质条件极为复杂。特别是奥陶系泥晶灰岩地层，由于其岩性致密、可钻性差，给钻井作业带来了极大的挑战。常规PDC（聚晶金刚石复合片）钻头在此类地层中钻进时，往往出现进尺短、机械钻速低的问题，导致钻井周期显著延长。例如，奥探1井四开平均机械钻速仅为3.29m/h，在目的层奥陶系鹰山组，由于地层中难钻的泥晶灰岩、高含硅质条带与燧石的存在，可钻性极差，最低机速甚至降至1.54m/h。这种低效的钻井作业不仅增加了钻井成本，还严重制约了油藏的勘探开发进程。因此，急需研发一种针对此类难钻地层的专用PDC钻头，以提高钻井效率，缩短钻井周期，降低钻井成本，加速奥陶系油藏的勘探与开发。

要解决的关键技术问题

本项目旨在解决的关键技术问题主要包括以下几个方面：

1. 地层岩性分析：深入分析塔里木大庆探区奥陶系目的层的地层岩性特点，特别是泥晶灰岩、灰岩、含泥云岩以及燧石结核的硬度、磨蚀性等特性，为钻头设计提供准确的地质依据。
2. PDC钻头磨损机制研究：研究常规PDC钻头在难钻地层中的磨损特征，包括磨损类型、磨损速率及其与地层岩性的关系，为改进钻头设计提供理论支撑。
3. 专用PDC钻头设计：基于地层岩性分析和PDC钻头磨损机制研究，设计针对泥晶灰岩地层的专用PDC钻头。这包括优化钻头的切削结构、选择合适的金刚石复合片材料以及提高钻头的抗冲击能力等。
4. 钻头性能评估与优化：通过实验室测试和现场试验，对设计的专用PDC钻头进行性能评估，包括机械钻速、进尺长度、耐磨性等方面。根据评估结果，对钻头进行必要的优化和改进，以确保其满足实际钻井需求。

效果要求

本项目研发的专用PDC钻头应达到以下效果要求：

1. 显著提高机械钻速：在塔里木大庆探区奥陶系难钻地层中，新研发的钻头应能显著提高机械钻速，缩短钻井周期。
2. 增加单只钻头进尺：通过优化钻头设计和提高耐磨性，新钻头应能增加单只钻头的进尺长度，减少起下钻次数，降低钻井成本。
3. 增强钻头适应性：新研发的钻头应能更好地适应奥陶系地层中的复杂岩性变化，包括泥晶灰岩、灰岩、含泥云岩以及燧石结核等，提高钻井作业的稳定性和可靠性。
4. 形成技术创新与竞争优势：通过本项目的研发，应形成具有自主知识产权的专用PDC钻头技术，为钻井工程领域提供新的技术解决方案，增强企业在市场竞争中的优势地位。