7000 m极地轮轨钻机固控系统的研制

国内极地轮轨钻机所配套的固控系统目前并没有系统性研究和较为成熟的方案。鉴于此,结合国内外极地轮轨钻机固控系统配套要求,研制了7 000 m极地轮轨钻机固控系统,并优化和完善了固控系统配套方案、设备布局和工艺流程等。7 000 m极地轮轨钻机固控系统通过采用模块化设计,各模块功能独立,实现了模块间连接方式简单、快捷;罐体底部采用保温结构,罐体内部布置蒸汽加热管线,实现了固控系统在低温环境下的正常工作;岩屑输送系统采用两种工作模式,满足岩屑现场运输及排放要求。该系统在北极圈附近的钻井作业过程中,其保温棚内部实际温度达到5℃以上,各模块间密封可靠,底橇保温性能良好,能够确保钻井作业的正常进行。现场使用结果表明,该固控系统设计满足低温环境作业要求,适应俄罗斯及极地地区冻土层丛式井作业,其系统布局和钻井液处理工艺流程满足现场钻井需要。     

圆形罐钻井液固控系统的研制与应用

针对矩形罐钻井液固控系统存在搅拌性能差、清砂及安装操作困难等问题,研制了圆形罐钻井液固控系统。该系统的圆形罐有效容积约100%,可使钻井液充分搅拌均匀;圆形罐的泵吸入口位于罐底部,能够充分吸入罐内钻井液,实现钻井液100%吸入和废液100%排放;圆柱形仓体的制作更易于实现自动化连续作业,可减轻工人的劳动强度,提高生产效率。现场应用表明,圆形罐钻井液固控系统结构流程设计合理,能够很好地满足现代钻井工艺要求。     

8000m超深井钻机固控系统的研制

国内超深井钻机固控系统技术性能较为落后,钻井液固相含量控制、加重剂的回收及钻井液的处理达不到预期要求。为此,在常规钻机固控系统总体布局、设备配置及工艺流程研究的基础上,对8000m超深井钻机固控系统的工艺流程、管线布置及结构设计进行了优化和完善。8000m钻机固控系统的钻井液罐上部采用矩形结构,布置罐面设备;下部采用弧形结构,布置吸入和清砂管线;清砂门与钻井泵吸入口位于罐体最底部,能够充分吸入和排出钻井液,满足钻井液的零排放要求。现场使用结果表明:该固控系统在各种工况下均能够正常工作,作业能力强,满足设计要求。该系统研制中采用的设计方法可为超深井钻机固控系统的设计提供参考。     

沙漠快速移运钻机固控系统的研制

为满足中东地区温度0~55℃、湿度100%的沙漠环境钻井作业要求,研制了在使用油基钻井液条件下能够正常工作的沙漠快速移运钻机固控系统。系统采用独特的罐底设计和清砂结构,满足零排放的要求,储备罐、混合橇采用自背橇式结构,吸入罐和振动筛罐能实现整体快速移运,同时该固控系统还配套了消防系统,满足HSE的要求。试验和现场应用结果表明,该固控系统整体性能良好、搬家快捷、符合HSE规范,完全满足沙漠地区钻井作业需求。     

圆形罐钻井液固控系统

针对矩形罐固控系统搅拌性能差、清砂困难等问题,中国石油渤海石油装备制造有限公司石油机械厂通过合理的结构设计,研制了一种新型的圆形罐固控系统,可使钻井液达到最佳的搅拌效果,实现100%钻井液吸入、100%废液排放。文章介绍了圆形罐钻井液固控系统的配置、结构、技术参数、试验与应用情况。该系统结构简单、工艺流程科学,对于保持和提高钻井液性能、减少环境污染具有明显的效果。圆形罐固控系统是钻井液固控系统一种新的发展趋势,具有极好的推广应用前景。     

低温轨道钻机固控系统的研制

根据低温钻机对配套设备性能的要求,研制了适合俄罗斯7 000 m低温轨道钻机配套的低温固控系统。该固控系统采用多层模块结构,在空间上分为上、中、下3层,依次为顶棚、中间层、钻井液罐。下层钻井液罐底座带有与地面轨道配套的高强度合金钢滚轮,可以实现系统整体移动,工作时通过锁紧机构连接成一个整体,并实现空间内部温度不低于10℃。系统对钻井液采用5级净化处理,能在-45～50℃环境下对钻井液进行配置、贮存、循环和净化等,且保证在-60℃环境下能无损储存。试验及应用情况表明,该固控系统能够满足丛式井作业快速移动和7 000 m低温轨道钻机的配套需要。     

4000 m轮轨+滑轨丛式移运低温钻机的研制

为满足俄罗斯北极圈附近极地低温地区的油气勘探开发需要,研制了4 000 m轮轨+滑轨丛式移运低温钻机。钻机主要运用了低温结构件技术、双模式轨道同时移动的丛式井移运技术、加热及保温等技术,满足极地低温地区丛式井钻井工艺要求。钻机由2移运模块组成,井架、底座和绞车等钻台区部件组成的主机模块整体采用滑动摩擦的滑轨方式移动;钻井液处理、钻井泵、电控和气源等部件组成的配套辅助模块采用滚动摩擦轮轨方式移动,2模块共用钻机机具液压站液压动力同时移动,满足丛式钻井及过井口设备的工艺要求。钻机配套2节套装伸缩式井架,利用液压油缸起升,井架可整体利用半挂车拖挂运输。另外钻机具有钻井液吹扫和棘爪自锁等多项自动化操作功能。钻机在常规试验和联调试验中,各项性能指标均达到了设计要求。该低温钻机性能先进,工作效率和搬家的适用性高,具有广阔的市场推广前景。     

5000 m沙漠钻机固控系统的研制及应用

5 000 m沙漠钻机配套的固控系统普遍存在的问题是系统冗余性能较差、零排放系统不达标以及无法实现快拆和快装。为此,对该固控系统进行了优化设计。优化了管路设计,保证了混合泵、灌注泵吸入性能和冗余功能;快速开关海底阀的设计省力、省时、方便、快捷,利用海底阀实现罐间液位的快速平衡和搬家前的快速清罐。改进了振动筛罐的结构,满足了同一口井交替使用水基钻井液和油基钻井液工况,快速切换钻井液而不影响正常钻井。多功能钻井液储备系统的钻井液罐的通用性设计,满足油区的调配要求;同时自混合功能省去了搅拌器,节约能源、降低成本。已经有34套固控系统参与到沙膜钻机的钻井作业中,最多的已经完成15口井的作业,最少的也已完成1口井。油田现场应用结果表明:固控系统性能稳定、搬家便捷、操作方便,完全满足中东沙漠地区的使用环境。     

NJ200型低温钻井液净化系统的研制

针对目前俄罗斯、加拿大等国对极地钻机的需求,在吸收国外低温钻机及配套设备经验的基础上,为4 000 m低温车装钻机配套而研制了NJ200型低温钻井液净化系统。该钻井液净化系统采用5级净化装置,能在-45℃低温环境下完成对钻井液的各项处理工作。试验和应用表明,该系统能够有效降低钻井液中的固相含量,保证钻井液的钻井性能,提高钻井速度,满足低温环境下钻井过程中各个环节的要求。     

ZJ50/3150DB高钻台移动式人工岛钻机

为满足在月东人工岛B岛狭小空间内进行丛式钻井作业,以及钻机在作业和移动时对安装在井槽内抽油机的无障碍安装及避让要求,研制了ZJ50/3150DB高钻台移动式人工岛钻机。该钻机主机模块和固控模块中振动筛罐安装在各自的滑轨上,采用液缸推动实现井间移位,其他模块设备固定在原位,通过管线排与主机区连接。创新设计了大跨距高钻台轨道滑移结构的底座,内部空间可满足钻机井口防喷器和11.0m高链条式抽油机安装要求。钻机采用了钻井液回流装置技术,实现了主机与振动筛罐分步滑移下的无缝衔接。现场应用结果表明:钻机的各项性能均符合设计指标,满足人工岛气田边钻边采和批量钻井的需求。所得结论对海洋及人工岛的开发具有重要意义。     

油田钻井固控技术新概念浅析

固控系统是保证油田钻井顺利进行的关键设备，直接影响到钻井速度、井身质量及运行成本。随着钻井新技术的应用，对钻井液的固相控制提出了更高的要求。分析了国内外钻井液固控技术的现状，指出了目前油田钻井固控系统存在的不足，提出了新型固控技术的开发要点。新型固控技术主要涉及系统简化和优化、先除气再筛分、改部分处理为全处理、选择性固相控制、钻屑在线处理以及钻井液回收利用等方面。新技术的应用将使钻井液固控系统具有高效、节能、环保的优点，并且能够显著地提高机械钻进速度。     

钻屑随钻处理技术研究

介绍了国内外钻屑处理技术现状,提出一种新型钻屑随钻处理实施方案,研制出了关键技术设备。现场试验结果表明:具有钻屑随钻处理功能的新型钻井液固控系统能够满足我国实际钻井工况要求,推广应用前景广阔。     

中浅井钻机固控设备应用效果研究

分析了国内中浅井钻机钻井液固控系统的组成,并研究了固控设备的现场使用效果。研究发现：直线振动筛排屑湿度较大,下部地层钻进时排屑含液量超过40％;过筛颗粒的中位粒径远小于筛孔直径,颗粒团聚使部分小颗粒被分出;除砂器排出钻屑的中位粒径为65．86μm;离心机净化后的钻井液中固相粒径范围较宽,粒径为2～15μm的颗粒体积比率较大,对机械钻速影响很大。提高排屑干度、增强超细颗粒分离效果是固控系统技术改革的关键。     

锤磨热解析处理油基钻井液钻屑的效果评价

锤磨热解析是解决目前页岩气钻井过程中油基钻井液含油钻屑处理难题的新型环保技术,但国内对该技术的研究起步较晚,对其处理性能尚缺乏有效的评价手段和方法。为此,以处理效果、能耗以及处理量为评价指标,建立了含油钻屑锤磨热解析处理性能的评价体系,并在四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区某钻井平台建成了含油钻屑锤磨热解析处理站,开展含油钻屑锤磨热解析试验、建立系统能量平衡方程评价能耗、利用正交试验方法评价处理量,进而形成了一套评价含油钻屑锤磨热解析处理性能的方法。研究结果表明:(1)含油钻屑锤磨热解析处理性能评价体系准则——处理后固相残渣含油率小于1%、回收油含固率小于0.3%,系统热效率大于节能评价值88%、热利用率大于95%,锤磨热解析机单位功率处理量大于4.23×10-3 t/(h·k W);(2)在工作温度310℃、处理时间10 min的优化工况下,处理后的固相残渣含油率为0.88%,回收油含固率为0.28%,处理效果能满足环保标准;(3)锤磨热解析技术的热效率高达93.39%,热利用率高达98.82%,不仅处理含油钻屑效率高,而且节能降耗优势明显;(4)预处理含油钻屑以降低含水率可以显著提高处理量,而预热含油钻屑对于提高处理量的效果则不明显。结论认为,该研究成果为提高含油钻屑锤磨热解析处理性能提供了参考,并且利用回收油重配的油基钻井液能够满足现场钻井的要求,实现了油资源的有效再利用。     

ZYG320型钻井液固控系统的开发与研制

华北石油管理局第一机械厂开发研制的ＺＹＧ３２０型钻井液固控系统由６个罐体和１套混合房组成，整个循环系统配置五级净化设备，可根据钻井作业的需要实现对钻井液的１～５级净化。系统总有效容积２４０ｍ３，钻井液最大处理量３６０ｍ３／ｈ，具有足够的钻井液储备功能，可满足钻深井和大流量补充钻井液的需要；系统内每一罐体单元不仅设备、技术先进，而且实现了模块化，具有很强的适应性，便于搬迁。这种钻井液固控系统已有１０多套在大庆、辽河和四川油田应用，并且出口到印度尼西亚，获得很高评价。     

粒子冲击钻井中粒子回收技术研究

粒子冲击钻井技术中的回收系统是一套独立于原钻机所配套的固相控制系统,主要目的是回收钻井液中粒子并实现粒子的循环使用。通过粒子注入量和岩屑量的计算得出粒子冲击钻井过程中粒子量比岩屑量多。通过粒子筛分试验和磁选机室内试验,选用湿式磁选机作为粒子与岩屑的分离设备,同时选用脱磁机作为粒子的去磁设备。基于粒子回收技术的整体分析,构建了完整的粒子回收方案,设计了粒子回收技术装备的整体安装、连接三维图。针对粒子易生锈的特点,采用水基防锈剂作为粒子储存与保护的方法。     

塔河地区上部地层阻卡的处理措施

塔河地区上部地层具有“可钻性好、胶结性差，渗透性强，弱膨胀，强分散”的特点，机械钻速比较高，但普遍存在起下钻阻卡现象，由阻卡引起的井下复杂情况时有发生。分析阻卡原因，主要有4个方面：（1）钻屑极易分散，加上井眼大，产屑量大，给钻井液造成严重固相污染；（2）钻屑与井壁粘结，造成“人工缩径”，引起阻卡；（3）地层渗透性好，特别是在砂岩井段，“人工缩径”引起阻卡；（4）部分泥岩缩径。提出解决阻卡的“四大措施”，即：（1）使用加足高分子量包被剂的聚合物粘并液；（2）大排量循环钻井液；（3）高效固控，保证钻井液清洁；（4）加强短程起下钻工作，通过实施这“四大措施”，较好的解决了塔河地区阻卡问题，阻卡严重的井，在实施“四大措施”的基础上，还可将钻井液密度由1.15g/cm^3提高到1.20g/cm^3。     

模块钻机的现状及发展趋势

对模块钻机的特点及其与移运式钻机的区别做了简单的介绍,结合几款模块钻机阐述了目前国内外模块钻机的发展技术水平及现状,并对海洋模块钻机进行了简单介绍。最后对模块钻机的发展趋势进行了分析,模块钻机必将朝着模块程度更高化、自动化和智能化的方向发展。交流变频电驱动石油钻机将成为陆地和海洋石油钻机发展的换代产品,盘式刹车和顶部驱动钻井装置的使用使得钻井安全系数有了很大提升,全液压可动移式模块钻机具有明显的优势,必将得到更大发展。     

CRI-8型海洋平台岩屑回注造浆系统设计

在钻井过程中返排的岩屑需要按照国家法律法规要求进行处理。早期使用甩干机或干燥筛处理岩屑,减少岩屑的含油率,满足排海要求,或运回陆地处理。近些年采用热解析方式处理钻井岩屑,但存在环保要求不达标、设备本质不满足海洋平台防爆要求等问题。研制了海洋平台岩屑回注造浆系统。介绍了该设备的总体结构、工作原理、控制系统及主要技术参数。针对破碎机、研磨泵的主要易失效部件做了有限元分析。试验及现场应用结果表明,该技术满足环保要求,也满足经济性要求,可在恶劣环境作业,适用于海洋平台油基钻井液岩屑的回注处理。     

油基钻屑电磁加热脱附可行性及参数优化

油基钻屑含有大量的矿物油、乳化剂等化学药剂,成分复杂、处理困难,是页岩气等非常规油气开发的环保难题。为此,设计了一套油基钻屑电磁加热脱附处理设备,并进行了现场小试试验。通过检测电磁加热设备热脱附处理后的钻屑残渣含油率,分析试验过程中的温度变化规律,对设备处理油基钻屑的可行性进行了初步验证,并在此基础上优化了设备的主要运行参数:温度、负荷、时间。结果表明:1该电磁加热脱附处理设备对于油基钻屑具有良好的处理效果,处理后残渣含油率低于1%;2该设备适用范围广,可同时处理钻井过程中产生的编织袋、防渗塑料布等其他含油废物;3处理固控系统振动筛出渣(物料A)的最佳条件为温度375℃、进料负荷15 L/h、时间45 min;4处理固控系统离心机出渣(物料B)的最佳条件为温度350℃、进料负荷20 L/h、时间50 min;5电磁加热脱附炉内部温度的波动不受设定温度的影响,对不同负荷的物料也均能保证内部温度的稳定,具有稳定的控制温度能力和良好的保温效果。