近幾年來(lái)，隨著國(guó)產(chǎn)鉆井裝備新技術(shù)攻關(guān)和成熟技術(shù)集成應(yīng)用，中國(guó)鉆井技術(shù)裝備提速提效技術(shù)發(fā)展迅速，帶動(dòng)中國(guó)鉆井裝備技術(shù)整體速度不斷提高。油田鉆井的投資占整個(gè)石油勘探開(kāi)發(fā)投資的50%以上，是影響油氣勘探開(kāi)發(fā)整體效益的關(guān)鍵因素。目前，中國(guó)已成為世界石油鉆井大國(guó)，特別是我國(guó)自成功研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的1.2萬(wàn)米大型成套鉆機(jī)及其配套裝備后，我國(guó)已具備萬(wàn)米超深井鉆井能力，不斷擴(kuò)大油氣資源可利用范圍。
我國(guó)石油工業(yè)要保持油氣生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，必須向陸地深層和海洋進(jìn)軍，向復(fù)雜地層和低豐度、低滲透率油氣層要產(chǎn)量要效益，而鉆井是成敗的關(guān)鍵。這就要求鉆井工程通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，優(yōu)化鉆井設(shè)計(jì)，采用新技術(shù)、新材料、新方法和新裝備，加快鉆井速度，縮短建井周期，降低鉆井成本。
模塊化新型鉆機(jī)
該模塊化新型鉆機(jī)志為海上平臺(tái)設(shè)計(jì)，與其它模塊鉆機(jī)相比，該新型鉆機(jī)更輕便和緊湊，3周便可完成組裝，可進(jìn)行控壓鉆井和連續(xù)管鉆井等作業(yè)。該鉆機(jī)包括鉆臺(tái)及相關(guān)設(shè)備、鉆井液系統(tǒng)和電力系統(tǒng)。鉆機(jī)及鉆井液系統(tǒng)占地面積168平方米，質(zhì)量約890噸，鉆機(jī)桅桿式井架高28米，鉆臺(tái)質(zhì)量220噸，可容納直徑63.5毫米至508毫米的管材150噸。鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)采用齒輪齒條傳動(dòng)系統(tǒng)，最大提升能力3630千牛，最大加載900千牛，最大提升速度45米/分，防噴器和井控設(shè)備最大壓力68.95MPa。鉆井液系統(tǒng)包括4個(gè)9.5噸559千瓦的鉆井泵，4個(gè)98立方米的鉆井液罐，2臺(tái)流量振動(dòng)篩。此外，還包括1個(gè)950毫米的液壓驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤和1個(gè)自動(dòng)下入套管/油管系統(tǒng)，最大鉆井深度6534米。
快速移動(dòng)鉆機(jī)
快速移動(dòng)鉆機(jī)是一種步進(jìn)式液壓鉆機(jī)，具有便攜、快速、靈活和安全的特點(diǎn)，其液壓系統(tǒng)可使鉆機(jī)穩(wěn)定、可靠、精準(zhǔn)地移動(dòng)和舉升。鉆機(jī)提升能力1089噸，可鉆叢式水平井和大位移井。移動(dòng)系統(tǒng)能使鉆機(jī)在8個(gè)方向上移動(dòng)，速度達(dá)0.2米/分，可實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)整體從一口井移動(dòng)到下一口井，縮短了鉆機(jī)搬遷時(shí)間。該鉆機(jī)可完成叢式水平井組的井工廠鉆井作業(yè)。
自動(dòng)化鉆機(jī)
自動(dòng)化鉆機(jī)分為交流變頻電驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)兩大類，主要特點(diǎn)是：一是實(shí)現(xiàn)包括傳送、上卸扣、送鉆、排放、堆放在內(nèi)的所有管子操作的自動(dòng)化；二是大幅度減少鉆井作業(yè)人員，鉆臺(tái)和二層臺(tái)上不再有鉆工；三是明顯減輕司鉆的勞動(dòng)強(qiáng)度和減少人為失誤；四是運(yùn)移性好，安裝、拆卸方便；五是陸地自動(dòng)化鉆機(jī)占地面積?。涣秋@著提高作業(yè)效率和安全性。自動(dòng)化鉆機(jī)代表當(dāng)今石油鉆機(jī)的最高水平，是石油鉆機(jī)的重要發(fā)展方向，正在陸地和海上得到推廣應(yīng)用。
微井眼技術(shù)
微井眼就是直徑不超過(guò)31/2英寸的井眼，當(dāng)前研究和試驗(yàn)的微井眼技術(shù)適合的最大井深約1500米。微井眼技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涵蓋鉆井、測(cè)井、生產(chǎn)等領(lǐng)域。在鉆井領(lǐng)域著重研究全新的小型化地面設(shè)備——小型化混合型連續(xù)管鉆機(jī)及相應(yīng)的小型化泥漿循環(huán)處理系統(tǒng)等以及超小尺寸的井下鉆具和儀器——井下動(dòng)力鉆具（包括導(dǎo)向泥漿馬達(dá)）、地質(zhì)導(dǎo)向儀、MWD和LWD等。微井眼鉆井的主要特點(diǎn)一是是可以大幅度提高鉆機(jī)搬遷效率，減少井場(chǎng)占地面積，減少泥漿、套管和水泥的消耗以及動(dòng)力消耗，減少鉆井作業(yè)人員，提高鉆井效率，降低鉆井完井成本、綜合開(kāi)發(fā)成本和勘探開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，減少鉆井對(duì)環(huán)境的影響。
鉆桿輕型化
鉆桿的發(fā)展歷程表明，鉆桿存在輕型化的趨勢(shì)。碳纖維鉆桿就是由碳纖維-環(huán)氧樹(shù)脂制成，兩端有鋼接頭的鉆桿。由于碳纖維不如鋼耐磨，因此需要對(duì)碳纖維管的表面進(jìn)行打磨，并涂上極耐磨的涂層。碳纖維鉆桿最大的技術(shù)難點(diǎn)是如何實(shí)現(xiàn)碳纖維鉆桿本體和鋼接頭的可靠粘結(jié)。
碳纖維材料無(wú)磁性，不導(dǎo)電，容易制成有纜碳纖維鉆桿。碳纖維鉆桿和有纜碳纖維鉆桿目前還處于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)階段，經(jīng)過(guò)不斷的試驗(yàn)與改進(jìn)，有望在5年后投入商業(yè)應(yīng)用。一旦投入商業(yè)應(yīng)用，必將給鉆井帶來(lái)一系列的變革。碳纖維鉆桿和有纜碳纖維鉆桿由于具有重量輕、韌性好、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，特別適合鉆短曲率半徑和超短曲率半徑水平井，重鉆井，并有望在大位移井、深井鉆井以及深水鉆井中得到應(yīng)用。
新型鉆頭
兩級(jí)雙徑PDC鉆頭。該鉆頭信其配套的低速高扭矩馬達(dá)，為火山巖地層（主要由玄武巖、凝灰?guī)r、粘土巖和砂巖混層組成）鉆進(jìn)提供了新的解決方案。該鉆頭是同心兩級(jí)鉆頭，由先導(dǎo)段和擴(kuò)眼段兩部分組成，距離只有幾英尺，鉆頭與井壁的接觸面積加大可有效減少鉆柱的振動(dòng)，避免了常規(guī)雙徑鉆頭不穩(wěn)定的問(wèn)題，且無(wú)需調(diào)整。
新型混合式鉆頭。該鉆頭兼具剪切和研磨兩種破巖機(jī)理。鉆進(jìn)時(shí)，首先是PDC切削齡剪切破碎巖石，嚴(yán)重磨損后，采用金剛石混合孕鑲塊高轉(zhuǎn)速研磨破碎巖石繼續(xù)鉆進(jìn)。與傳統(tǒng)PDC鉆頭和TCI牙輪鉆頭相比，該鉆頭渦輪鉆具可顯著減少起下鉆次數(shù)，提高機(jī)械鉆速，改善井眼質(zhì)量。
雙倒角PDC切削齒鉆頭。該鉆頭采用雙倒角結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增加了一條脊線，并將所受壓力分散到更大面積上，增強(qiáng)了切削齒在研磨性地層或受到?jīng)_擊載荷時(shí)碎裂掉齒失效的抗力，大大延長(zhǎng)了鉆頭使用壽命?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，采用雙斜面PDC切削齒的鉆頭反扭矩更小，切割產(chǎn)生的巖屑更細(xì)，井眼清潔也更容易。
TM孕鑲鉆頭。該鉆頭其切前齒由金屬基金剛石復(fù)合材料制成，采用全新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，更好地平衡了工作載荷，可承受更大的鉆壓，有效地利用了井下高速馬達(dá)系統(tǒng)的強(qiáng)勁扭矩和動(dòng)力，切削巖石更快而自身磨損更慢，適用于極硬及研磨性極高地層。
新型井下振動(dòng)測(cè)量工具
井下振動(dòng)隨鉆測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)在鉆井過(guò)程中可實(shí)時(shí)測(cè)量底部鉆具的沖擊和振動(dòng)，實(shí)時(shí)調(diào)整和修正鉆進(jìn)參數(shù)，以提高作業(yè)效率，降低作業(yè)成本。該系統(tǒng)以數(shù)值和色標(biāo)譜兩種形式對(duì)底部鉆具的沖擊和振動(dòng)進(jìn)行描述，色標(biāo)譜設(shè)定了8級(jí)離散沖擊水平和振動(dòng)水平。若沖擊加速度小于20克，則為微小沖擊，標(biāo)示綠色，司鉆無(wú)需采取任何修正措施；若沖擊加速度在20克至40克之間，則為中等沖擊，標(biāo)示為橙色，司鉆應(yīng)采取修正措施，具體調(diào)整措施取決于引起振動(dòng)的主導(dǎo)因素類型。傳感器套件能連續(xù)工作于175℃和137.9 MPa環(huán)境中，其穩(wěn)定性是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的四倍，用四通道探測(cè)器將測(cè)量模塊簡(jiǎn)單化為單主板設(shè)計(jì)。
高頻鉆井動(dòng)力學(xué)測(cè)量工具。在鉆井過(guò)程中，井下振動(dòng)會(huì)損壞MWD/LWD儀器等BHA組件和鉆頭，而高頻鉆井動(dòng)力學(xué)測(cè)量工具可獲得高品質(zhì)的井下振動(dòng)數(shù)據(jù)。該工具可測(cè)量和記錄井下溫度、轉(zhuǎn)速、橫向和軸向加速度等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集和記錄頻率高達(dá)2 kHz。分析結(jié)果證實(shí)，相比低頻數(shù)據(jù)高頻數(shù)據(jù)可獲得更詳細(xì)的井下動(dòng)態(tài)特性資料。該工具采用電池供電，可連續(xù)工作120小時(shí)，外觀與接頭極為相似?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明，高頻鉆井動(dòng)力學(xué)測(cè)量工具與基于時(shí)間的動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)配合使用，有助于更好地了解并解決井下動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。
鉆井技術(shù)裝備的快速發(fā)展，極大地推動(dòng)了鉆井的實(shí)時(shí)化、信息化、數(shù)字化、可視化、集成化、自動(dòng)化、智能化，鉆井技術(shù)的進(jìn)步使石油開(kāi)發(fā)企業(yè)，向陸地深層和海洋進(jìn)軍，向復(fù)雜地層和低豐度、低滲透率油氣層要產(chǎn)量要效益成為現(xiàn)實(shí)，各油田隨著鉆井新裝備的不斷應(yīng)用，鉆井開(kāi)發(fā)成本進(jìn)一步降低，有力地助推了油氣田增油上產(chǎn)工作。
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