【石油科技】颠覆之作！QuadPack Plus钻头开启牙轮新模式

降低钻头成本的关键是提高机械钻速，同时提高钻头的寿命，哈里伯顿最新一代产品QuadPack Plus牙轮钻头，具有诸多优点，经过现场多次使用，证实是降本的利器。

 石油圈出品  来自： Halliburton  编译： 白小明 张领宇  网址： www.oilsns.com 

随着油气井越钻越深，钻遇的地层岩石也越来越硬，研磨性越来越强，这对钻头的机械钻速（ROP）和耐久性提出了更高的要求。全球钻井作业量的增加，推高了钻机作业日费。因而钻井工程师需要重新评估底部钻具组合设计、钻井作业工序、钻井液及应用工况，寻求更多降低成本的方法。
钻头费用占运营成本的比例很高，因此钻井工程师希望所用的钻头既能提高机械钻速，同时又具有足够长的寿命。
许多牙轮钻头厂家尝试使用了不同的水眼设计和配置，来更好的控制液体流动，从而提高钻头的机械钻速和耐久性。一种通用的解决方案是将水眼安装在特定方向以引导流体，从而形成“定向液压”。
而在传统的牙轮钻头设计中，这种“定向液压”的方法通常会在切削齿附近形成湍流，抑制甚至阻碍岩屑离开井底，并非像预想的那样将岩屑携带出井。而这种现象导致的最终结果是：岩屑重复循环、井眼质量受到影响、机械钻速下降、钻头寿命缩短。
哈里伯顿称，基于液体流动优化的最新成果，他们已经开发出了一种新的钻头设计平台，采用工程水力学原理，利用牙轮钻头的工作模式来克服钻头设计上固有的流动性问题。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

新技术优化了牙轮钻头的密封可靠性和切削结构的耐久性；另外，金属密封轴承技术的更新也提高了牙轮钻头的寿命。
钻头服务部门彻底调整了牙轮钻头生产线，建立了全新的性能之王——QuadPack Plus钻头生产线。该生产线位于公司一座屡建奇功的新工厂内，该工厂定义了公司效率、精度和质量控制的标准。
钻头服务部门使用最先进的研发技术，重新设计、测试和制造了新一代牙轮钻头，力求打造可靠性钻头之王，并在实验室采用真实的钻井参数（如钻压、RPM和工作温度等）进行了全尺寸测试，对钻头设计进行微调。通过计算流体动力学（CFD）模拟，优化清洗效率，哈里伯顿将水力参数提升到了一个全新的水平。
在最终的现场测试环节，数百次的成功入井应用充分证明了QuadPack Plus钻头在同类产品中的突出性能。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

 1  独特的巴掌剖面

QuadPack Plus钻头独有的弧形巴掌剖面特征，可以形成流动通道和升力面，将岩屑携带出环空。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

 2  QuadPack Plus钻头与常规钻头对比

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计算流体动力学测试显示，QuadPack Plus钻头通过更大的举升力和更彻底的循环显著改善了清岩效果。上图（左）是真实CFD测试结果的渲染图。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

 3  调整喷嘴方向

调整喷嘴指向主切削齿边缘，以最大化切削齿吃入地层。巴掌间的流动通道，为岩屑剥离井底并循环出环空提供了有效路径。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

 4  钻头下部具有更好的清洁效果

CFD测试表明，QuadPack Plus钻头可以带来更好的井底清岩效果，避免岩屑重复切削，从而提高机械钻速。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

 5  更大、更坚固的巴掌

耐久性更强，改进的保护特征，更大的油池增加了油脂容量。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

 6  快速响应压力补偿系统

更快的响应系统，大幅减小了密封处的压差变化，可平衡内外压力，极大地减小了密封处应力，提高了轴承密封系统的耐久性。橡胶膜片系统可快速实现压力平衡。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

 7  更强的密封可靠性

更高的可靠性源于密封材料更高的热稳定性和改良的耐磨性。同时，哈里伯顿对系统进行了重新设计，提高了钻头抗污染侵入的能力。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

 8  更大的轴承承载力

轴承面载荷分布更高效，显著增加了轴承承载力，满足当今要求更高的作业环境。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

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坐标：西弗吉尼亚州

对于空气钻井，钻头寿命和井下耐久性是成功的关键。对传统技术而言，钻头切削齿附近的流型为湍流，这往往会抑制岩屑向上返出、加速钻头磨损、降低机械钻速。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

在西弗吉尼亚州的Barbour县，有一个五口井的平台，均使用空气钻井技术。其中两口井采用传统钻头，总进尺为1286米，平均机械钻速为18.72米/小时；另外三口井采用了型号为EQH45R的QuadPack Plus系列钻头，总进尺为1654米，平均机械钻速高达23.85米/小时，均增幅28%左右。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns

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坐标：德克萨斯州

德克萨斯州东部的Orange县有一口井，需要在12-1/4英寸的长表层段进行定向钻进。油公司希望哈里伯顿能够提供一只适合的钻头，配合马达，采用一趟钻一套钻具组合完成直井造斜至46.1°。
哈里伯顿推荐使用12-1/4英寸、型号为EQHCIGRC的QuadPack Plus系列钻头，从测深40.84米开始钻进，钻至测深952.50米，用时28.5小时，总进尺911.66米，机械钻速达到32.00米/小时，超过了邻井的最大机械转速，且钻头出井时新度很高，评级为：0-0-WT-A-E-E-E- I-NO-TD，所有密封和轴承的状态均良好。
本次作业中，哈里伯顿的QuadPack Plus EQHC1GRC钻头成功完成了油公司的作业目标，以32.00米/小时的创纪录机械钻速，完成了表层911.66米的定向钻进作业，每米成本由邻井的131.89美元/米，降低到了72.51美元/米。
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