NOV井下公司

    使用鉆頭和鉆柱擴眼器進行鉆井的挑戰(zhàn)是在非均質地層中進行鉆進，原因是鉆頭和擴眼器常常處在不同的地層中，從而會造成加在鉆頭和擴眼器上的鉆壓和扭矩不穩(wěn)定，除了此類側向和扭轉振動方面的挑戰(zhàn)以外，在深水鉆井中的鉆機安裝也頗為不易，所以正確的選擇鉆頭和擴眼器就顯得格外重要。

    具體的挑戰(zhàn)體現(xiàn)在當遇到較硬地層或夾層時鉆頭和擴眼器切削結構的過渡方面，例如，當鉆頭已進入硬地層而擴眼器卻仍在較軟地層中時，在地面上所顯示的主要鉆壓實際上是加在鉆頭上的鉆壓；同樣，大多數(shù)扭矩也是由鉆頭所產(chǎn)生的。當鉆頭開始在硬地層中鉆進時，切削力會迅速變化，極易產(chǎn)生側向振動。如果鉆頭上的扭矩增加很大的話，還會引發(fā)粘滑現(xiàn)象。

    隨著鉆進的繼續(xù)，擴眼器進入較硬地層，施加到擴眼器上的鉆壓和扭矩會增加，相反，鉆頭上的扭矩和鉆壓則會減小，隨著擴眼器切削結構進入抗壓強度較大的巖層，擴眼器處的側向振動將會增加，同樣，擴眼器處的扭轉振動（或粘滑現(xiàn)象）也會加大。

    當鉆頭處在較軟地層而擴眼器處在較硬地層時會出現(xiàn)最為糟糕的情況，此時，大多數(shù)鉆壓都由擴眼器所承受，且大多數(shù)扭矩也將由擴眼器所產(chǎn)生，所以在擴眼器處常常會發(fā)生側向振動或回旋現(xiàn)象，另外，擴眼器處扭矩的突然增大還會引發(fā)粘滑現(xiàn)象，此時鉆頭上的鉆壓會很小，有時幾乎就是懸掛在擴眼器下方，這種現(xiàn)象往往會導致很低的切削深度并使鉆頭產(chǎn)生極度回旋現(xiàn)象。

    所以，選擇側向穩(wěn)定性好的鉆頭和擴眼器是很重要的，使鉆頭和擴眼器之間的進攻性相互匹配以減小鉆頭與擴眼器之間鉆壓和扭矩振動的幅度也同樣重要，尤其是當所鉆地層為夾層地層時更為如此。

    為了解決這一問題，NOV（國民油井）井下公司特地開發(fā)了SystemMatcher鉆頭/擴眼器選型軟件以便優(yōu)化鉆頭和擴眼器進攻性以及穩(wěn)定性之間的匹配。首先從數(shù)據(jù)庫中選取Anderreamer工具的類型，并輸入地層強度的可變性以及特定鉆井應用所期望的轉速（RPM）和機械鉆速（ROP）范圍，在此基礎上，SystemMatcher便會應用邏輯表來描述鉆頭和Anderreamer工具的穩(wěn)定性和進攻性以使鉆頭與所選的擴眼器相匹配。

    在墨西哥灣，里德•海卡洛格公司的14¾英寸7刀翼裝有16mm直徑PDC齒的鉆頭被選擇與14½英寸x16½英寸的Anderreamer擴眼器一同使用，所鉆井段完全符合定向井要求，且鉆進時的扭轉和側向振動非常低，鉆頭和擴眼器的鈍化狀態(tài)顯示磨損很小且沒有發(fā)生沖擊損壞。

    在另一口井中，一家作業(yè)商用一種12¼英寸x 14½英寸的液壓Anderreamer擴眼器與 NOV里德•海卡洛格公司的12 ¼英寸MSR813S鉆頭一同使用，該組合很順利的鉆完了整個井段，鉆進過程中振動非常小，沒有發(fā)生鉆具失效，且滿足了全部定向目標的要求