8 000 m四单根立柱自动化钻机研制

目前,石油钻机多采用三单根立柱进行钻井作业,管柱处理多以手动操作为主。为了提高钻井效率、降低钻井成本、改善工人作业环境、提高钻井作业安全性,研制了8 000 m四单根立柱自动化钻机。从钻机总体方案、关键系统方案、关键技术及试验等方面对该钻机进行技术分析。通过试验证明,8 000 m四单根立柱自动化钻机适应能力强、自动化程度高、作业效率高、作业安全。该钻机为石油勘探开发提质增效提供了有力的装备保障,具有良好的推广价值。     

四单根钻机立柱排放稳定性非线性屈曲分析

四单根超深井钻机采用四单根立柱进行钻井作业,能够缩短起下钻时间和钻井周期,降低复杂事故发生的概率。为保证四单根钻机立柱排放的稳定性,从非线性的角度出发,采用有限元非线性屈曲计算方法,对不同规格尺寸的四单根立柱排放稳定性进行分析。分析结果表明:同一类型立柱,随着钻具直径的增大,其变形量逐步减小,稳定性越来越好;?127.0 mm及以上规格钻杆和加重钻杆、?158.8 mm及以上规格钻铤,采用四单根立柱,?127.0 mm以下常用钻杆和加重钻杆、?158.8 mm以下常用钻铤,采用三单根立柱,钻机增加三单根二层台;立柱的稳定性分析结果与现场实际变形相符。所得结论可为四单根钻机立柱的排放方案制定提供参考。     

超深井钻机创新技术及其发展趋势

针对塔里木盆地等复杂的地质结构区域,研发了适用于超深复杂井的8 000 m钻机和四单根立柱9000 m超深井钻机,对钻机关键部件进行了创新设计,对高承载井架和底座进行了优化,全新设计了采用压实股钢丝绳的一体化单轴绞车。采用了转矩和承载能力更大的转盘及其驱动装置、大功率高压钻井泵、智能化顶驱和兼容性强的顶驱下套管装置等。现场应用表明,相比于常规8 000、9 000 m钻机,设备成本可降低20%左右,钻井生产运行费用降低37%,而9 000 m四单根立柱钻机可降低起下钻作业时间20%以上,并在一定程度上规避了常规钻机在复杂地层压力控制难的问题。阐述了超深井钻机的优势和亟待解决的问题。     

4单根立柱钻机钻柱靠放分析

9 000 m 4单根立柱钻机采用陆地4单根超高立柱钻探模式替代3单根立柱钻探模式。对不同规格及长度钻杆靠放的稳定性及刚度进行了分析,依据钻杆排放特点建立了3单根立柱和4单根立柱有限元模型,分析了钻杆的轴向应力和最大侧向变形,并计算了不同规格立根从井口中心移位到根盒所需的扶(推)力,提出了4单根立柱排放方案。分析结果表明:直径大于127.0 mm的钻杆和直径大于120.7 mm的钻铤在4立根时按常规排放方式即可;直径不大于127.0mm的钻杆和直径不大于120.7 mm的钻铤需采用悬挂方式进行排放,或接3单根或2立根靠放在钻杆腰部支撑台上。所得的钻柱排放结论可为超高井架设计提供借鉴。     

我国超深井钻机研发技术再跃新台阶

2012年10月22日,我国首台具有自主知识产权的4单根立柱9 000m超深井钻机在宝鸡石油机械有限责任公司(以下简称宝石机械)通过出厂验收。4单根立柱9 000m超深井钻机的研制成功,填补了我国陆上4单根立柱钻机的空白,标志着我国超深井钻机研发技术再上新台阶。此钻机是宝石机械为"新疆大庆"建设量身打造的"尖兵利器"。该钻机有2项技术和装备实现创新,填补了国内空白,拥有18项专有技术和专利技术。新疆塔里木盆地库车山前地区是天然气的富集区,也是中国石油天然气集团公司建设"新疆大庆"的主战场之一。该地区地     

塔里木地区超深井钻机配置

钻井装备的制造及配套直接关系到勘探开发水平和钻井效益。为给定的井选择合适的钻机,对实现技术经济和社会效益,完成既定的油气勘探目的都具有十分重要的意义。根据塔里木地区超深井的实际情况进行了钻机优选,得到了优选配置方案,并提出了改进意见。     

国内超深井钻机技术现状与发展建议

随着陆地油气开采高难度井的增加和海洋深水勘探的需要,超深井钻机将在未来几年内有一定量的需求,但目前国内超深井钻机的研发才刚刚起步,而且在一些关键技术上与国外还有一定的差距。对国内外超深井钻机的技术现状进行了对比分析,并就国内该项技术发展中存在的问题以及今后发展中应注意的问题,提出了几点建议。     

超级单根液压钻机传动及控制

超级单根钻机采用全液压驱动、车装移运、单根钻杆的作业方案,是一种高集中化、高移运性、高作业效率、全液压传动的轻便钻井装置,整套动力采用机、液、电一体化,全液压闭式循环技术,可实现主要钻井参数的无级调节,具有手动送钻和自动送钻等功能,同时采用液压刹车技术,满足钻井工艺要求.     

超深井石油钻机研制成功

日前，作为我国自行研制开发的具有自主知识产权的第1台9000m超深井钻机在陕西研制成功。它的研制成功打破了国外企业对超深井石油钻机的垄断，代表着国内目前钻机研发的最高水平。这标志着中国在超深井石油钻机研制生产方面获得新的重大突破。     

四单根立柱超深井钻机井架起升

ZJ90/6750DB-S型四单根立柱超深井钻机井架高度高、起升重力矩大,起升难度大。采用理论公式法和有限元法分别计算井架起升载荷,相互验证2种方法的计算结果,确保计算的可靠性。对风载耦合下井架的起升强度进行有限元分析,确保井架起升强度满足设计规范要求。现场应用中,实际测得的井架起升过程中最大大钩载荷以及井架最大应力与计算结果相近,井架实现安全起升,验证了计算的准确性。解决了超高、重载井架的安全起升问题。     

陆地钻机立根排放系统研究现状分析

在介绍国内外陆地钻机立根排放系统发展现状的基础上,对立根排放系统进行了技术分析,主要包括悬持式、推扶式、悬持与推扶相结合3种立根排放系统,并对3种立根排放系统进行了对比,其主要不同在于对井架载荷的影响、工作效率与安全性以及钻机配套适应性。开发立根排放系统需攻克的关键技术有排放模式及载荷分析、控制系统设计以及系统安全性设计。最后建议加快悬持与推扶相结合的立根排放系统开发,并注重系统的安装、维护和搬家方便性。     

超深井海洋钻机井架的研制

为满足水深更深、钻深能力更强的海洋钻机的需求,研制了9 000 m海洋超深井钻机井架。该井架最大钩载6 750 k N,满足海洋9 000 m钻机作业需要。通过有限元分析优化及采用单斜瓶颈式结构,减轻了井架重力;采用新型栓装结构,降低了安装难度;采用了三维设计技术,减少了加工制造过程中的问题。最大钩载静载荷试验中测得的最大应力为120.2 MPa,测试点材料的屈服强度为345 MPa,结构的安全系数大于API Spec 4F规范要求的数值(1.67),这说明井架设计满足API Spec 4F规范要求。     

论发展我国陆上定向井丛式井钻机的必要性

我国陆上定向井丛式井钻机大多用直井钻机改造,不能满足要求,有必要发展我国陆上定向井丛式井钻机。建议制订陆上定向井丛式井钻机的统一规划及系列标准;钻机部件采用块装化,配备先进的钻井工具、固控设备和仪表。     

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。     

元坝124井超深井钻井关键技术

元坝地区地质因素复杂,存在陆相地层厚度大、砂泥岩互层频繁、可钻性差以及自流井组-须家河组地层超高压、压力窗口窄等特点,所钻井普遍存在溢流、井漏、垮塌等复杂和事故,机械钻速低,施工周期长。元坝124井是元坝地区的一口重点预探井,钻井过程中先后实践应用了气体钻井、控压钻井等多项新技术,创造了元坝区块钻井周期最短、机械钻速最高等多项记录。除了我国超深井自身气体钻井、控压钻井技术水平较以前有了大幅度提升外,下部陆相地层引进了Smith公司"孕镶金刚石钻头+涡轮钻具"技术、海相地层应用了"国民油井抗高温螺杆+贝克休斯高效PDC钻头"复合钻井,显著提高了机械钻速,有效缩短了该井钻井周期。该井平均机械钻速2.8m/h,钻井周期253.84d,是目前元坝地区钻井周期最短的一口。     

东河塘油田超深水平井钻井技术研究与应用

水平井的施工风险和难度随井深的增加而增加,特别是6000m以上的超深水平井存在着较高的施工风险。塔里木盆地东河塘油田油藏深度在5740m左右。目前,该油田已先后完成了20多口超深水平井,完钻井深均在6300m以上。水平井投产后,油气产量明显提高,水平井平均单井油气产量为开发水平井前单井产量的3～5倍。通过在该油田7口水平井的施工探索,超深水平井钻井技术已日臻成熟。针对塔里木盆地东河塘油田自身特点,以东河河1-H6井和东河1-H8井为例,从难点分析、优化钻井设计、轨迹控制等方面作了较详细的论述。该油田超深水平井的成功经验,对超深水平井施工有一定的指导和借鉴意义。     

6925米超深井钻井液技术

重点预探深井TP2井完钻井深为6925m。该井钻遇地层复杂，埋藏深、厚度大、极易发生缩、溶、胀、塌等事故，因此钻井液体系必须具有包被抑制性、抗高温稳定和造壁性。良好的悬浮性和携砂能力，防垮塌能力和润滑性等，以有利于及时发现油气层。该井在第四系～二叠系地层，采用钾聚、聚磺钻井液，石炭系～志留系地层采用聚磺聚合醇钻井液，奥陶系地层采用聚磺钻井液。该套钻井液体系在高温高压条件下性能稳定，满足了超深井施工中的井壁稳定、润滑防卡、岩屑携带的需要，还满足了地质录井和保护油气层的要求。该套超深井钻井液技术，有效地解决了以伊蒙混层为主的泥岩坍塌掉块，较好地解决了超深井钻井液防垮塌、黏卡、井漏等方面的技术难题。     

提高徐家围子深井钻井速度的优化钻井技术

针对松辽盆地徐家围子深部地层的特征，在分析该地区钻井技术难点的基础上，摸索出了一系列技术对策：对钻头结构进行了改进和优选、强化钻井参数，不断完善和提高钻头和钻井参数优选方案；积极开展该地区钻具失效预防，采取强化钻井参数措施和复合钻井技术，全面推广新型钻井液体系和欠平衡钻井配套技术的应用。为安全高效、快速优质地钻好深井，从优化井身结构、采用低压、负压技术、推广应用复合钻井技术等方面，寻找出了一套经济实用的提高深井机械钻速的措施。