海洋液压模块钻机关键技术及应用前景分析

海洋液压模块钻机在国外已经有应用,其液压技术和自动化技术的显著优势,使其成为未来海洋钻机发展的新趋势,而国内还未见有研发和应用的先例。为使海洋液压模块钻机更好地在国内推广,从国产化生产制造角度,总结了当前国内海洋液压模块钻机研发的关键技术和关键设备。从现场应用角度,分析了海洋液压模块钻机的应用优势和劣势,推广应用的意义及需克服的障碍,并分析了应用前景,给出了发展应用的建议。分析得出,海洋液压模块钻机的国产化,在国内已具备技术攻关和市场环境等推广条件,应予以积极研发。     

小井眼连续管侧钻井技术现状分析

连续管钻井技术相比于常规钻井技术有较大优势,在国外已经被广泛应用于浅直井、(重入)侧钻井、加深井、欠平衡井及海上钻井等方面。国内经过近几年的发展,在连续管侧钻装备、工具及技术等方面取得了长足进步,已进入小井眼连续管侧钻现场试验及应用阶段。介绍了国内外小井眼连续管侧钻井装备和技术现状,并分析了一口小井眼连续管侧钻实例,最后提出小井眼连续管侧钻井在国内下一步的发展思路。     

LZ900/73-3500型连续管复合钻机研制

现有的连续管钻机不能使用常规管柱进行作业。依托国家科技重大专项课题,研制了LZ900/73-3500型连续管复合钻机,突破了轻量化注入头、下沉式滚筒、三折叠液压导向器、伸缩式门型井架、电液一体化集成控制系统等关键技术。现场试验表明,该钻机既可使用连续管,也可使用常规管柱,可进行钻前准备、井筒处理、钻进以及钻后完井作业。采用模块化结构,一体化运行,提高了侧钻井全过程的作业效率,并降低劳动强度、节省成本。     

国内外钻完井技术新进展

页岩气、致密油/页岩油、致密气、深水、极地等的勘探开发活动推动了全球钻完井活动持续回升,促进了水平井、工厂化作业等钻井技术,以及快速移动钻机、深水钻机、极地钻机等钻井装备的快速发展。国外近年来在高效起下钻机和高运移性钻机,复合钻头、微芯钻头及高效辅助破岩工具,井下实时大容量信息高速上传,实现造斜段和水平段一趟钻的高造斜率旋转导向技术,可折叠连续管,钻井远程传输与实时优化,连续循环系统,控压钻井,高温油基钻井液、新型水基钻井液和新型堵漏技术等方面取得显著进展。国内在万米钻机及配套装备、MWD/LWD/EMWD/近钻头地质导向系统、连续管技术与装备、控压钻井、垂直钻井、随钻温度压力测试等方面也实现重要突破,推动了钻井技术与装备不断进步。     

连续管钻井的优点

连续管钻井的优点主要表现在以下几个方面：１．由于井场占地小,连续管钻井技术适合于地面条件受限制的地区或海上平台作业。２．从工艺上讲,连续管钻井特别适用于小井眼钻井。３．在老井重钻（加深钻或侧钻）作业中,因连续管管径小可进行过油管作业,无需取出老井中现有的生产设备,从而边钻边采,显著节约钻井成本。４．利用连续管可安全地进行火平衡钻井作业,其最大的优势是可以确保井下始终处于欠平衡状态,减少泥浆漏失,防止地层伤害的发生。５．减少了对装备和人力的需求,降低了作业成本。据国外的经验,与用常规钻井或修井设备…     

无钻机小井眼钻井

挠性管（ＣＤ）和液压修井（ＨＷＯ）装备的发展已经改变了各种有关钻井作业的概念。目前一种结合这两项可靠技术而不用有井架的常规钻机的新系统能够完成小井眼钻井作用。液压修井装备用于下套管固井作业；挠性管设备靠使用连续钻柱完成钻井作业。     

海洋液压钻机综合评价模型及应用

海洋液压钻机是以钻机的提升系统和旋转系统的动力源全部由液压泵提供为主要特点的一类钻机。液压设备的传动力矩大,控制简单方便,易于实现自动化、智能化等优点,海洋液压钻机已成为海洋钻修井装备中重要的一员。由于海洋环境的特殊性,海洋液压钻机的故障维修时间长。在钻修作业前,可以通过有效的风险评估手段,提前识别设备风险,及时处理设备故障,提高后续作业效率。基于模糊综合评价法,建立了海洋液压钻机综合评价模型,给出了各个评价因素的权重。通过实例计算表明,评估结果符合现场实际,可为预测设备风险提供参考。     

海洋模块钻机液压系统故障分析及改进

随着海洋石油模块钻机自动化、数字化快速发展,近年来液压驱动的自动化设备在新建模块钻机上的数量和占比越来越高,但液压系统的整体工艺流程设计和综合液压站的配置不合理,造成了系统发热、终端设备可靠性降低等故障现象,给钻完井作业带来了诸多困扰和时效损失。提出了模块钻机液压系统工艺流程设计优化方案,对综合液压站的配置选型和控制系统提出了改进措施并在新建模块钻机项目中进行了实施和验证,解决了遗留多年的疑难问题,提高了综合液压站和终端设备的可靠性和安全性,节约了建造和使用成本,取得了良好的应用效果,为钻机作业现场解决疑难问题提供了有利指导。     

侧钻装备配套优化设计

利用修井机进行侧钻作业的装备配套技术没有较为定型的方案。为满足侧钻的需要、，通过侧钻实践探索，对修井机、循环系统、钻井泵等设备进行了科学选型及优化配置，制定了现场配套标准，并应用于生产，取得了满意的效果。     

连续管侧钻技术的研究及现场试验

我国的连续管钻井技术尚处于现场试验阶段,目前主要研究方向为利用连续管技术进行老井侧钻。连续管侧钻包括2项关键技术:连续管定向开窗技术和连续管定向钻井技术。针对连续管管柱不能转动的固有特性,研究了基于井下定位的斜向器定向坐封技术,实现了精确的连续管定向开窗;提出了连续管定向钻井的底部钻具组合,实现了国内第1口连续管定向钻井。截至目前,已进行了7次连续管钻井技术现场试验,包括1次连续管开窗侧钻全过程现场试验。初步形成了适用于Ф121 mm(4 3/4in)井眼的连续管侧钻工具和工艺技术。研究结果表明:连续管侧钻在起、下管柱和稳斜钻进过程中更为高效,节约了作业时间。     

更新改造钻机驱动与传动方式浅析

在钻机的更新改造中,驱动方案和驱动方式的选择备受关注。就驱动方案而言,单独驱动、统一驱动和分组驱动各有千秋,应根据不同驱动方式和施工作业环境优选其一。对于驱动方式,国内现有钻机多属机械驱劝。对机械驱动、电驱动、液压驱动和混合驱动的比较分析表明,电驱动在特性匹配、传动效率、可靠性、运移性和环保性等方面更具优势,因此为国外钻机普遍采用,只是因其造价较高,尚未为国内钻机广泛采用。而近年来开始采用的交流变频驱动,则是钻机驱动与传动技术的发展方向。     

海底钻机及其研究进展

为节省钻井成本及避免海洋环境和恶劣天气对钻井作业的干扰,提出了海底钻机的概念。阐述了海底钻机的原理,介绍了国外2种海底钻机的结构、运作程序以及钻机关键设备的功能,对比分析了海底钻机与常规浮式钻井装备预期的经济效益。最后针对海底钻机国产化提出建议:国内应加强对海底钻机材料及自动化程度的跟踪研究;在石油工程相关领域的技术研发和装备制造过程中可以借鉴海底钻机模块化设计技术、加工制造技术、水下安装技术、智能作业技术以及远程控制技术等;国内可以从用于深水海底自动取样、浅钻设备入手,开始关键设备的研发试验。     

我国连续管技术的发展与展望

2007年以前,由于受管材、装备及工具工艺等因素影响,我国连续管技术发展较为缓慢。2007年,中国石油天然气集团有限公司开展了连续管重大新技术推广专项,于2009年由宝鸡石油钢管有限责任公司建成了国内首条连续管生产线,实现了从模仿到自主创新。之后通过引进、研发、持续完善连续管作业装备和井下工具,形成了满足油气田需求的连续管系列设备,实现了降本增效。连续管作业从单一的工艺发展到多种作业类型,复杂作业增多,规模应用的工艺种类增多,研发出了连续管压裂、水平井钻磨等工艺。施工作业从引进服务过渡到引进工具,实现了自主配套工具并提供专业化服务。连续管作业技术在为油气田提供新的技术手段的同时,创造了良好的经济效益。最后,对连续管作业技术进行了展望。     

连续软管钻井技术

随着连续软管（CT）技术和钻井技术的发展,近年来连续软管钻井（CTD）已成为国外钻井技术的热点,连续软管的用途越来越广泛。在概述连续软管发展史的基础上,叙述了连续软管钻井的优缺点、连惯软管钻机系统、次平衡连续软管钻井及连续软管过油管侧钻技术,介绍了国外石油公司利用连续软管钻井的先进经验,混合型连续软管钻机系统优于常规钻机系统。连续软管钻井是进行欠平衡钻井的一种最好方法。目前连续软管主要用于老井重钻中的水泥塞开窗侧钻作业。我国应加强这方面的研究和试验工作。     

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目前我国石油钻机品种和质量基本上满足了国内不同地区、不同井深的需要，但与国外先进石油钻机相比还有较大差距。为此，文章设计了一种新型液压蓄能钻机。主要介绍了其设计原则和思路、系统总体设计方案、技术指标和技术关键。还阐述了其蓄能、节能原理。它的主要优点有：充分发挥了液压传动优势，合理地蓄能、用能，节能效果好，整机配置合理等。这种钻机具有我国独立的知识产权，并已取得了中国、美国和加拿大专利。     

渤钻钻井一公司实施连续油管开窗作业

<正>2014年7月16日,渤海钻探钻井一公司C15623侧钻队在大港油田女S67-43K井中,成功应用中国石油钻井工程技术研究院研制的连续油管钻机进行开窗作业,填补了一项国内空白。连续油管又称挠性油管,无接头、高强度、高韧性,具有安全、高效、环保等优势。与常规钻井相比,连续油管作业不需要接钻杆、起下钻,能够提高生产时效、降低施工成本。在深井、复杂结构井、欠平衡钻井中,连续油管钻井可以保持井底压     

用于海上重钻和修井的混合连续油管系统

用连续油管在海上进行重钻和修井作业时，传统的作法是在下连续油管前用自动提升装置或井架先将井筒内的管柱提出来，这就使得作业既复杂，成本又高。目前，一种替代传统技术的新型连续油管钻井系统已经引入油田。这种新系统——混合连续油管系统将连续油管注入头、动力机组和滚筒组合在一起组成一台带井架的可移动钻机。该方法的构思和设备的设计是为适应在墨西哥湾浅海地区的需要而开发的。该地区的典型井深为１００００ｆｔ左右；通常是从多底井中钻定向井，用固定式平台在浅海水域钻井。结合一个特殊的研究实例以说明混合连续油管作业系统代替传统钻机进行作业。混合连续油管作业系统在设备搬家、拆卸、安装方面具有操作方便、安全等优点，并能减少拆卸及起下钻的时间，该系统提供了一种解决海上重钻作业需要的、经济有效的方法     

超深井连续管短半径侧钻工艺研究与现场试验

采用连续管经过油管柱对现有储层进行加深或对未开发层段进行开窗侧钻，不仅可以省去起出油管的费用，也可以避开复杂盖层快速进入目标储层。为了验证连续管过油管侧钻技术的优势，以TH区块深井A井三开井身为例，分析了连续管侧钻面临的技术难点，通过井眼轨迹优化形成了全增并造斜率逐渐增加的方案，依据短半径工程实施中工具柔性弯曲的附加轴向力要求，通过工具优化，形成了?114.3 mm扶正管柱配套侧钻?88.9 mm井眼的设计方案。现场应用结果表明：在2.5°单弯螺杆定向造斜的配合下，连续管钻井平均机械钻速达1.06 m/h,最大机械钻速10.8 m/h,经济效益显著，也证实了连续管钻井的技术优势；连续管钻井管柱组合中，中间部分可以依靠钛合金的柔性特点，尽量缩短两端的工具串长度，以满足短半径侧钻要求。所得结论可为连续管在老油区实施钻侧提供应用参考。     

海上模块钻机新型作业模式的创新与实践

为了克服海上模块钻机在传统作业模式中建造费用高、周期长、设备及人员需要磨合期和作业管理难度大等诸多难题,需要探索一种新型作业模式。通过合理分配人员和设备资源,模块钻机建造阶段钻完井方提前介入调试,对设备进行最大限度的国产化,充分协调钻完井方、采油方和修井方之间的关系,提出并实践了一种新型作业模式,提高作业效率的同时更好地发挥了现有设备的价值。应用此模式可以在共用钻井支持模块（DSM）的平台实现钻完井和修井同时作业,互不干扰,提高作业效率。经过渤中28油田某平台的现场应用,该模式发挥了目前已有设备价值,使平台整体建造费用大幅降低,现场修理比率控制在较低水平,钻完井和修井作业可同时进行。     

连续管作业技术专项推广应用与发展

为了充分发挥连续管作业优势，提升我国连续管作业技术水平，2011年以来，中国石油天然气集团有限公司陆续组织实施了三期连续管作业技术重大推广专项。截至2021年，已完成两期专项推广，累计推广连续管作业机80余台、井下作业工具5 000余套、连续管管材30 000余吨，应用了7大类50余项作业工艺和技术，建立了86支连续管作业专业化队伍，自有的连续管作业机装备接近130套，连续管作业数量每年以40%的速度增加。通过专项推广，目前连续管作业技术覆盖了中石油所有油气田，形成了较为完善的地面装备、连续管产品、井下工具及作业工艺、专用配套装置。连续管作业技术应用领域也在不断拓展，从常规修井作业扩展到大修作业，并延伸到钻井、完井、储层改造作业等领域，展示了广阔的应用前景，推动我国连续管作业配套技术进入国际先进水平。