在高溫地熱井鉆進過程中由于牙輪牙齒脫落現象比較明顯,為了提高牙輪在高溫地熱井中的壽命,降低鉆井成本,本文結合高溫地熱井的鉆井環境,分析牙輪牙齒掉落的原因,并設計實驗研究溫度、過盈量等對牙輪固齒強度的影響。主要內容如下:

 

  (1)針對高溫地熱井獨特鉆井工藝分析常規固齒技術應用于高溫地熱井牙輪中的不足,開展高溫地熱井牙輪掉齒原因分析;5高溫地熱井牙輪鉆頭掉齒機理研究(2)對牙齒鑲固強度進行理論計算,其中包括防止牙齒脫落的理論分析、孔壁應力分析和孔口應力分析,完成各因素影響的有限元仿真分析;(3)開展了高溫條件下鑲固牙輪牙輪鉆頭牙齒固齒能力實驗測試方法研究,設計了高溫地熱井牙輪鉆頭牙齒鑲固實驗,開展溫度、過盈量、牙齒直徑、齒距等因素對牙齒鑲固強度影響的實驗研究,尋找各因素對牙齒鑲固強度的影響規律;(4)結合理論分析與實驗研究總結高溫地熱井牙輪鉆頭掉齒原因,建立系統的牙輪鉆頭牙齒鑲固強度分析方法,并給出高溫地熱井牙輪鉆頭牙齒鑲固方法及建議。

 

  西南石油大學碩士研究生學位論文第2章高溫地熱井牙輪鉆頭掉齒原因分析從肯尼亞地熱井現場的照片中可以看出,牙輪鉆頭最嚴重的失效形式就是硬質合金齒的脫落,而且非常嚴重,這在常規鉆井中是不多見的。通過對比常規油氣地質條件與高溫地熱井地質條件發現,高溫地熱鉆井與常規油氣鉆井有著明顯的區別:(1)高溫地熱井巖性主要為火成巖或變質巖,硬度大,可鉆性差;(2)井底溫度較高,國外普遍認為350°C以上的地熱儲層經濟性比較明顯;(3)鉆井深度較大,一般在3000?6000m,隨著鉆井深度增加,對鉆井工藝及設備的要求也會隨之增加;(4)高溫導致井壁巖石穩定性較差,鉆進過程中高溫巖石遇到鉆井液,會導致熱破裂,脫落下來的巖石極易造成卡鉆;(5)由于地層裂縫發育,斷層較多,井漏現象十分嚴重。綜合地質條件及鉆井工藝分析,為深入分析高溫地熱井牙輪鉆頭掉齒機理,從溫度、井底沉砂、穩定器等引起牙輪掉齒的主要因素進行了分析。