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石家莊中銳鉆探設(shè)備有限公司
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| 石油鉆機的發(fā)展方向 |
| 作者：石家莊中銳鉆探設(shè)備有限公司 發(fā)布時間：2013-09-12 17:33:17 點擊次數(shù)：5857 |
21世紀(jì)以來，海內(nèi)外研究改進、開發(fā)立異了多種新型石油鉆機，涌現(xiàn)了很多新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)。近年來，為了適應(yīng)淺海、海灘、沙漠和丘陵等不同地帶油氣藏的勘探和開發(fā)，美國、中國、德國、法國、加拿大、意大利、墨西哥和羅馬尼亞等國先后開發(fā)了各種類型的石油鉆機。海內(nèi)外在頂部驅(qū)動鉆機、小井眼石油鉆機、套管鉆機、液壓鉆機、自動化鉆機及鉆機配套技術(shù)方面發(fā)展很快，一些技術(shù)已進入實用階段。
1、頂部驅(qū)動裝置
頂部驅(qū)動鉆井裝置TDS(TOP DRIVE DRILLING SYSTEM)，是美國、法國、挪威近2 0年來接踵研制成功的一種頂部驅(qū)動鉆井系統(tǒng)，取代了轉(zhuǎn)盤帶動方鉆桿鉆井的鉆井技術(shù)。它可從井架上部空間直接旋轉(zhuǎn)鉆桿，沿專用導(dǎo)軌向下送鉆具，完成鉆桿旋轉(zhuǎn)鉆進，輪回鉆井液，接立柱，上卸扣和倒劃眼等多種鉆井操縱。該系統(tǒng)明顯進步了鉆井功課的能力和效率，并已成為石油鉆井行業(yè)的尺度產(chǎn)品。頂部驅(qū)動鉆機之所以得到較快發(fā)展，由于其具有以下幾個方面的上風(fēng):
1)立柱鉆井，節(jié)約了三分之二的接單根時間。
利用轉(zhuǎn)盤帶動方鉆桿鉆井時，受方鉆桿的限制，每鉆完9米左右就需要停泵接一個單根。而頂部驅(qū)動裝置實現(xiàn)了立柱鉆井，直接接上一根立柱就可以實現(xiàn)繼承鉆進，節(jié)約了三分之二的接單根時間。
2)下鉆劃眼，不必再接方鉆桿。
在下鉆過程中，假如碰到砂橋和縮徑點，有了頂驅(qū)，就省去了接水龍頭和方鉆桿的預(yù)備時間，而且不需要把立柱甩成單根來劃眼，在井架的任意高度，都可以坐上卡瓦，接上頂驅(qū)，隨時開泵輪回劃眼，節(jié)約了鉆井時間，減少了井下事故的發(fā)生。
3)節(jié)約鉆井本錢。
因為頂部驅(qū)動裝置可以及時利便的處理井下事故，所以它答應(yīng)鉆井過程中使用較少、較便宜的鉆井液和添加劑，這對占鉆井本錢近2 5％的泥漿藥品來講，無疑節(jié)約了不少鉆井本錢。
4)設(shè)備安全
頂部驅(qū)動鉆井裝置采用馬達旋轉(zhuǎn)上扣，上扣平穩(wěn)，并可從扭矩表上觀察上扣扭矩，避免上扣扭矩過盈或不足。鉆井最大扭矩的設(shè)定，使鉆井中泛起蹩鉆扭矩超過設(shè)定范圍時馬達會自動休止旋轉(zhuǎn)，待調(diào)整鉆井參數(shù)后再正常鉆進，避免設(shè)備超負(fù)荷長時間運轉(zhuǎn)。
2、12000m特深石油鉆機
2007年11月16日，國家“８６３”計劃重點課題項目，我國首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的12000m特深井石油鉆機，在中國寶雞石油機械有限責(zé)任公司研制成功。此臺12000米鉆機是目前全球技術(shù)最提高前輩的特深井陸地石油鉆機。該鉆機采用國際最提高前輩的全數(shù)字化交流變頻控制技術(shù)，功課全部實現(xiàn)了智能化控制，其特深井鉆機技術(shù)自主立異在我國實現(xiàn)了多項重大突破：該鉆機井架、底座等主要承載件采用了高強度耐低溫材料，并有相關(guān)制造工藝保障，鉆機其他設(shè)備采用了相應(yīng)的防低溫措施，能保證在-4 0℃環(huán)境前提下進行正常鉆井功課，鉆機適應(yīng)環(huán)境能力強。
首次研制開發(fā)了功率為4400kW(6000hp)絞車，采用單滾筒齒輪傳動，立異設(shè)計的掛合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了絞車滾筒的快速離合，進步了安全性，便于維修，并可降低運行本錢，絞車采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，有效地解決了調(diào)運、安裝和維護題目；首次采用液缸起升人字架，絞車低位工作，起升利便安全，整體設(shè)計公道。
自行研制的52MPa、1640kW(2200hp)高壓鉆井泵，缸套、活塞等易損件研究取得突破，進步了整機的可靠性；首次研制開發(fā)了啟齒直徑1257mm轉(zhuǎn)盤及承載能力72t的死繩固定器等部件與鉆機配套，大鉤與水龍頭的攻關(guān)也取得重大突破，解決了特深井鉆機的集成配套題目；鉆機的電控系統(tǒng)解決了絞車四臺電機驅(qū)動時電機負(fù)荷的均衡分配，采用電機無沖擊切入切出及氣、電、液、鉆井儀表一體化等控制技術(shù)，該系統(tǒng)具有雙冗余控制和完善的保護功能，進步了鉆機的提高前輩性、可靠性和智能化水平；首次研制開發(fā)了承載能力900t的井架、底座、天車、游車、大鉤、吊環(huán)，實現(xiàn)了低位安裝，靠絞車的動力一次性整體起升；首次研制開發(fā)了承載能力675t，適應(yīng)-40℃環(huán)境溫度要求的水龍頭。鉆機的總體技術(shù)方案和集成技術(shù)屬國際領(lǐng)先水平。
3、套管鉆機
套管鉆井是一種全新的鉆井工藝技術(shù)，被譽為是2 1世紀(jì)的前沿鉆井技術(shù)之一。與套管鉆井工藝相配套的套管鉆機取消了常規(guī)的鉆桿，用套管代替鉆桿進行鉆井。鉆機安裝在拖車上，采用電?液驅(qū)動的頂驅(qū)裝置，通過套管傳遞扭矩，并帶動安裝在套管底部鉆具組上的鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進。
鉆頭固定在一個專用鉆具組的前部，鉆具組鎖定在套管的底部，并用鋼絲繩與鉆臺上起下鉆頭的專用絞車相連，當(dāng)需要換鉆頭時，將鎖定裝置打開，利用絞車將鉆具起出，更換新鉆頭后再用絞車將鉆具送入井底，鎖定在套管底部，操縱非常利便迅速。
套管鉆井中的鉆頭直徑小于套管內(nèi)徑，若需鉆出大于套管外徑的井眼，則需在鉆頭上部的鉆具上安裝一可以收縮的擴孔鉆頭，鉆進時，擴孔鉆頭張開，這樣就可以鉆出大于套管外徑的井眼。鉆機的鉆進過程也就是下套管的過程，套管下到井里不再提起，完鉆后即可進行固井。套管鉆機鉆井具有以下長處:
1) 簡化了鉆機結(jié)構(gòu)，減小了鉆機尺寸，降低了鉆機本錢，鉆機更輕便，且輕易操縱和搬遷。
2) 套管鉆井節(jié)省了大量的鉆井管材，節(jié)約了大量與鉆桿、鉆鋌有關(guān)的采購、運輸、檢修、維護和更換的用度。
3) 采用鋼絲繩起鉆比傳統(tǒng)的鉆桿起鉆快5～10倍，減少了起下鉆時間。
4) 因為套管自始至終留在井內(nèi)，大大減少了地層膨脹、井壁坍塌、鍵槽、臺階和意外事故的發(fā)生，而且不再有抽吸作用和壓力波動，從而使井控狀況得到大大改善。
5) 套管鉆機在起下鉆更換鉆頭或測井時，可繼承輪回鉆井液，防止鉆屑沉積，減少卡鉆和井涌發(fā)生。
6) 套管鉆機鉆井，可以使鉆井液水力參數(shù)、環(huán)空上返速度和清洗井筒的狀況得到大大改善。
7) 鉆機鉆井可大大降低鉆井本錢，據(jù)估計，一口井深3000m的井，與常規(guī)鉆機鉆井比擬，所需用度可節(jié)省30％以上，其經(jīng)濟效益十分顯著。
套管鉆井技術(shù)是一項正在迅速發(fā)展的技術(shù)，有著廣闊的應(yīng)用遠(yuǎn)景。套管鉆機是一種新型的鉆井設(shè)備，跟著套管鉆井工藝技術(shù)的完善和推廣，套管鉆機也必將會得到進一步的發(fā)展。
4、石油鉆機發(fā)展趨勢
跟著交流變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，交流變頻電驅(qū)動石油鉆機會取代可控硅直流電驅(qū)動鉆機，該型鉆機具有現(xiàn)用機械驅(qū)動鉆機和直流電驅(qū)動鉆機無可相比的優(yōu)勝機能，將成為陸地和海洋石油鉆機發(fā)展的換代產(chǎn)品。
今后，石油鉆機發(fā)展特點是:
1) 專業(yè)化鉆機得到快速發(fā)展。如適應(yīng)各種環(huán)境和工藝技術(shù)發(fā)展的沙漠鉆機、海洋鉆機、斜井鉆機、小井眼鉆機、特深井鉆機、連續(xù)管鉆機等。
2) 規(guī)模向兩極化方向發(fā)展。深井石油鉆機趨向大型化(1500m，MAX12500kN)、輕便鉆機趨向小型化(車載為主)。
3) 鉆機控制實現(xiàn)自動化、智能化。頂驅(qū)、盤式剎車技術(shù)逐步成熟，電動控制技術(shù)、液壓驅(qū)動技術(shù)和可靠性逐步進步。
4) 鼎力發(fā)展新型石油鉆機，采用人道化的設(shè)計，提高前輩的機械自動化，高效的鉆機操縱和監(jiān)控系統(tǒng)，裝置模塊化，以進步鉆機運移性，終極達到進步鉆井效率，大大降低鉆井本錢的目的。
以上就是目前全世界石油鉆機新技術(shù)以及以后的發(fā)展趨勢，總的來說，在這方面還是呈現(xiàn)一種向前突破，進一步完善從前的技術(shù)，發(fā)展新技術(shù)，優(yōu)化目前裝置的趨勢。
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