一种pdc钻凿特性测定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钻头测定技术领域，具体是一种在室内给定条件下，在人造聚晶金刚 石（roc)钻凿特性测定试验装置上，使用roc模拟钻头和PDC磨铣钻头对岩石先后进行roc 钻进特性试验和pdc磨铣特性试验，从而测定roc的钻凿特性。
【背景技术】
[0002] PDC钻凿特性测定方法的建立是测定PDC钻凿特性的前提之一，测定方法的合理 性对于评价roc的钻凿特性具有重要意义。PDC钻凿特性是指PDC作为切削齿在受力与旋 转并伴有无规律振动、冲击状态下钻凿地层岩石所具有的工程特性。测定的PDC钻凿特性 可为PDC钻头生产厂根据不同地层特性选择合适的PDC制造钻头提供依据与检测方法，同 时也为PDC生产制造商改进和提高其产品质量提供技术支持。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了更好的测试PDC钻头的PDC切削齿在受力与旋转并伴有无规 律振动、冲击状态下钻凿地层岩石所具有的工程特性，提供一种在室内给定条件下，在人 造聚晶金刚石（roc)钻凿特性测定试验装置上，使用PDC模拟钻头和PDC磨铣钻头对岩石 先后进行PDC钻进特性试验和PDC磨铣特性试验，从而测定PDC的钻凿特性的PDC钻凿特 性测定方法。
[0004] 本发明的方法中，为保证钻凿特性ZDP客观、真实的反映 PDC作为切削齿在受力与 旋转并伴有无规则振动、冲击状态下钻凿地层岩石所具有的特性，设计了钻进特性因子D 和磨铣特性因子P。钻进特性因子D反映了在整个钻进试验过程中PDC钻进岩石的技术特 性，磨铣特性因子P反映了 roc的抗磨损性能和抗冲击性能。
[0005] 本发明PDC钻凿特性测定方法总体技术方案是：
[0006] -种PDC钻凿特性测定方法，在室内条件下，利用人造聚晶金刚石（roc)钻凿特性 测定试验装置进行，使用roc模拟钻头进行roc钻进特性试验，计算PDC的钻进特性因子d ; 使用PDC磨铣钻头进行PDC磨铣试验，计算PDC的磨铣特性因子P，进而计算roc的钻凿特 性 ZDP-
[0007] 上述roc钻凿特性测定方法中，所述roc钻进特性试验步骤包括：对待测PDC片进 行清洗、烘干及称重，重量记录为m 1;将PDC片安装于模拟钻头上，将模拟钻头安装于人造 聚晶金刚石（roc)钻凿特性测定试验装置上，设定试验钻压、转速和钻孔的深度，在钻性级 别为6-8级的石英砂岩样上进行钻进特性试验，共钻i个孔；记录每个钻孔钻进速度U 1与 进尺li;计算PDC的钻进特性因子D = Σ V山。
[0008] 更进一步包括设定试验钻压5kN，转速200r/min，每个钻孔的深度200mm，在双端 面平行且可钻性级别为7级的石英砂岩样上进行钻进特性试验，共钻8个孔。
[0009] 上述roc钻凿特性测定方法中，所述roc磨铣特性试验步骤包括：钻进特性试验结 束后将PDC片从模拟钻头上取下；将该PDC片安装于磨铣钻头上；在人造聚晶金刚石（PDC) 钻凿特性测定试验装置上进行PDC磨铣特性试验；设定工作台移动速度、移动长度、转速和 有效磨铣深度；磨铣特性试验结束后取下PDC片进行清洗、烘干与称重，重量记录为m 2;在 体视显微镜下求取PDC片的磨损面积A ;计算PDC片的磨损重量m = mfm；；;计算磨铣特性 因子P = mXA。
[0010] 更进一步包括设定工作台移动速度为0. 5mm/每转，工作台移动长度300mm，转速 350r/min，有效磨铣深度2mm。
[0011] 本发明技术方案中的人造聚晶金刚石（roc)钻凿特性测定试验装置上优选采用 本申请人在先申请并公开的《PDC钻凿特性测定试验装置》（申请号200910118933. X)和《一 种用于测定PDC钻凿特性的模拟钻头》（申请号201210400154. 0)。
[0012] 通过使用pdc模拟钻头和pdc磨铣钻头对岩石先后进行pdc钻进特性试验和roc 磨铣特性试验，从而求出roc的钻凿特性。其优点是可以测量PDC作为切削齿在受力与旋 转并伴有无规律振动、冲击状态下PDC的钻凿特性。其测试方法简单、安全、准确，测试结果 更接近实际测试结果。
【附图说明】
[0013] 图1为PDC钻进特性试验流程图；
[0014] 图2为PDC磨铣特性试验流程图。
[0015] 图中：1待测roc片，2超声波清洗器，3电烤箱，4电子天平，5金相显微镜，6模拟钻 头，7人造聚晶金刚石（roc)钻凿特性测定试验装置，8钻进试验岩样，9钻进试验后的roc 片，10磨铣钻头，11磨铣试验岩样，12磨铣试验后的PDC片，13体视显微镜。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
[0017] 参照附图1和图2,本发明的具体实施方案包括以下步骤：
[0018] (1)制备钻进试验用岩样8 ;
[0019] (2)实验前对待测PDC片1进行清洗、烘干与称重，记录重量m1;
[0020] (3)将待测PDC片1放在金相显微镜5下进行检测；
[0021 ] (4)将检测合格的PDC片1安装于模拟钻头6上；
[0022] (5)将模拟钻头6安装在PDC钻凿特性测定试验装置7上。
[0023] (6)将岩样8放置于试验装置7上；
[0024] (7)进行钻进特性试验，记录钻进速度υ与进尺1 ;
[0025] (8)钻进特性试验结束后卸下模拟钻头6并取下PDC片1 ;
[0026] (9)将钻进试验后的PDC片安装于磨铣钻头10上；
[0027] (10)将磨铣钻头10安装在PDC钻凿特性测定试验装置7 ;
[0028] (11)将岩样11放置于试验装置7上；
[0029] (12)进行磨铣特性试验；
[0030] (13)磨铣特性试验结束后卸下磨铣钻头10并取下PDC片1 ;
[0031] (14)对磨铣试验后的PDC片1进行清洗、烘干与称重，记录重量m2;
[0032] (15)在体视显微镜下记录磨铣试验后PDC片1的磨损面积A ;
[0033] (17)计算PDC钻凿特性ZDP。
[0034] 进一步的，在所述步骤（1)中，所选用岩样是可钻性级别为7级的石英砂岩，将岩 样制备成上下两端面平行的长方体，岩样规格：长X宽X高=450mmX200mmX220mm。
[0035] 进一步的，在所述步骤（7)中，PDC钻进特性试验技术参数：转速200r/min、钻压 5kN，每个孔的钻进深度200_，共钻8个孔，记录每个钻孔的钻进速度υ i，在试验过程中用 清水对钻头进行冷却。
[0036] 进一步的，在所述步骤（11)中的岩样11是将步骤1中的岩样8水平翻转180° 后，然后放置于试验装置7上。
[0037] 进一步的，在所述步骤（12)中PDC磨铣特性试验技术参数：工作台移动速度为 0· 5mm/每转，工作台移动长度300mm，转速350r/min，有效磨铣深度2mm。
[0038] 更进一步的，在所述步骤（17)中，计算PDC磨损重量m = mfm；；，钻进特性因子D = Σ v山，磨铣特性因子P = mXA，PDC钻凿特性ZD丨，_。
【主权项】
1. 一种PDC钻凿特性测定方法，在室内条件下，利用人造聚晶金刚石（PDC)钻凿特性测 定试验装置进行，其特征是：使用PDC模拟钻头进行PDC钻进特性试验，计算PDC的钻进特 性因子D ;使用PDC磨铣钻头进行PDC磨铣试验，计算PDC的磨铣特性因子P，进而计算TOC2. 根据权利要求1所述的PDC钻凿特性测定方法，其特征是所述PDC钻进特性试验步 骤包括：对待测PDC片进行清洗、烘干及称重，重量记录为m 1;将PDC片安装于模拟钻头上， 将模拟钻头安装于人造聚晶金刚石（roc)钻凿特性测定试验装置上，设定试验钻压、转速 和钻孔的深度，在钻性级别为6-8级的石英砂岩样上进行钻进特性试验，共钻i个孔；记录 每个钻孔钻进速度U i与进尺1 i;计算PDC的钻进特性因子D = Σ V山。3. 根据权利要求2所述的PDC钻凿特性测定方法，其特征是设定试验钻压5kN，转速 200r/min，每个钻孔的深度200mm，在双端面平行且可钻性级别为7级的石英砂岩样上进行 钻进特性试验，共钻8个孔。4. 根据权利要求2或3所述的PDC钻凿特性测定方法，其特征是所述PDC磨铣特性 试验步骤包括：钻进特性试验结束后将PDC片从模拟钻头上取下；将该PDC片安装于磨铣 钻头上；在人造聚晶金刚石（roc)钻凿特性测定试验装置上进行PDC磨铣特性试验；设定 工作台移动速度、移动长度、转速和有效磨铣深度；磨铣特性试验结束后取下PDC片进行清 洗、烘干与称重，重量记录为m 2;在体视显微镜下求取PDC片的磨损面积A ;计算PDC片的磨 损重量m = mfm；；;计算磨铣特性因子P = mXA。5. 根据权利要求4所述的PDC钻凿特性测定方法，其特征是设定工作台移动速度为 0· 5mm/每转，工作台移动长度300mm，转速350r/min，有效磨铣深度2mm。
【专利摘要】本发明涉及钻头测定技术领域的PDC钻凿特性测定方法，在室内条件下，利用人造聚晶金刚石(PDC)钻凿特性测定试验装置进行，使用PDC模拟钻头进行PDC钻进特性试验，计算PDC的钻进特性因子D；使用PDC磨铣钻头进行PDC磨铣试验，计算PDC的磨铣特性因子P，进而计算PDC的钻凿特性其优点是可以测量PDC作为切削齿在受力与旋转并伴有无规律振动、冲击状态下PDC的钻凿特性。其测试方法简单、安全、准确，测试结果更接近实际测试结果。
【IPC分类】G01N3/58
【公开号】CN105675428
【申请号】
【发明人】冯光通, 赵秀菊, 魏振, 李亚男, 李硕, 席境阳, 曹继飞, 张玲
【申请人】中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2014年11月21日