摘要：為了充分發(fā)揮PDC鉆頭高效破巖的技術(shù)優(yōu)勢(shì),進(jìn)一步提高其在低滲透地層的機(jī)械鉆速,研究并設(shè)計(jì)了雙級(jí)雙速鉆井工具。采用數(shù)值模擬方法建立了雙級(jí)雙速鉆井時(shí)的井底巖石物理模型,分析了井底巖石應(yīng)力分布狀態(tài)及雙級(jí)雙速鉆井的破巖和提速機(jī)理;介紹了雙級(jí)雙速鉆井工具的常見結(jié)構(gòu),指出了其技術(shù)優(yōu)勢(shì);基于已有研究成果,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要,從排量、輸出扭矩與轉(zhuǎn)速、鉆進(jìn)工具長(zhǎng)度等方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出了適用于φ215.9,φ241.3和φ311.1 mm井眼的雙級(jí)雙速鉆井工具。設(shè)計(jì)的雙級(jí)雙速鉆井工具在勝利油田3口井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,雙級(jí)雙速鉆井工具使用時(shí)鉆壓、泵壓及工具性能穩(wěn)定,機(jī)械鉆速比鄰井平均提高80.37%,總體效果顯著。研究認(rèn)為,設(shè)計(jì)的雙級(jí)雙速鉆井工具綜合性能好,在低滲透地層鉆進(jìn)時(shí)能夠提高機(jī)械鉆速,具有推廣應(yīng)用價(jià)值。