基于低温钻机管汇应用的电伴热系统设计

俄罗斯极地低温钻机的使用环境温度为-45～45℃,在低温环境下为了保证钻井作业正常进行并提高钻井效率,就必须对钻机的配套设备采取相关的保温措施。钻井管汇是钻机的关键设备之一,是钻井液的主要输送管道,环境温度的高低直接影响着钻井作业的质量,在低温环境下钻井液管汇必须保持在一定的温度范围才能够保证钻井工作的正常进行。基于低温钻机管汇的应用特点,对电伴热技术的特点及应用进行了介绍,计算了低温环境下管汇的热量损失和热量需求参数,设计了一套适用于低温钻机管汇的电伴热系统,保证了钻井系统在低温环境下正常工作,达到了节能、环保的要求。     

钻机特色技术

<正>BIG EASY快移快装钻机:被美国油气杂志誉为现代陆地钻机并获中国发明专利,累计出口美国和中东等国家和地区75台套;低温轮轨钻机:通过俄罗斯GOST认证,适应寒带低温环境丛式井钻井作业,累计出口1 3台套;     

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。     

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。     

低温钻机用铸钢件铸造技术分析

根据低温钻机的使用要求,开发了适用于该种钻机的低温铸钢件材料ZG28CrNiMo。通过对铸造工艺和铸造过程进行设计和控制、应用铸造CAE辅助设计模拟系统,生产出合格的低温铸钢件。将该低温铸钢件在我国首台低温钻机上应用,并在低温环境下长期服役。结果表明,低温铸钢件力学性能达到了设计要求,可保证低温钻机的正常运转,满足低温钻机的使用要求。     

ZJ30DBX斜井钻机的研制

针对我国没有适合加拿大-50℃低温环境下作业的斜井钻机的现状,研制了ZJ30DBX斜井钻机。该钻机采用拖挂式结构,主要由拖挂车底盘、钻台、井架、顶部驱动装置、液压系统、动力系统、电控系统及井口工具等组成。钻机的绞车主刹车为电机能耗制动,辅助刹车采用液压盘刹;钻台下方安装了液压防喷器移动装置,满足钻井时调整防喷器角度的要求;钻机能在-50℃的极低温环境下工作,满足3 000 m井深的试验要求。     

南阳二机集团低温钻机叫响俄罗斯市场

2005年5月19日，斯伦贝谢俄罗斯石油技术服务公司和乌拉尔斯能源公司分别和南阳二机石油装备（集团）有限公司签订了订购1台2000m和1台3000m车载低温钻机的产品出口合同，总金额218万美元。这是该公司低温钻机首次直接出口到俄罗斯石油装备高端市场，表明该公司的低温钻机受到了俄罗斯客户的青睐。南阳二机集团是国内率先进行石油装备低温技术研究应用的石油装备制造企业，所研制开发的低温技术材料处于行业领先水平。应用低温技术生产制造的轻便低温钻机能够满足-45℃低温作业要求，非常适合俄罗斯尤其是西伯利亚的勘探开发要求。2005年至今，     

ZJ70/4500DB型极地石油钻机设计

俄罗斯亚马尔地区环境恶劣,对在其井场作业的石油钻机超低温性能有非常严格的要求。为使得钻机能满足-50～+40℃使用环境温度和-60～+40℃储运温度的要求,通过对钻机总体布局、井架、底座、平移及保温、供热系统的设计、材料的选取,研究设计了符合俄罗斯超低温环境的ZJ70/4500DB型极地石油钻机。     

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。     

ZJ40/2250DBG低温轨道钻井装备的研制

为满足俄罗斯油气田丛式井低温钻井作业的需求,研制了ZJ40/2250DBG轨道钻井装备。该钻井装备主要由轮轨式移运装置、底座、井架、钻井液净化系统、机泵组、控制系统以及井口工具等组成。整套装备和附属设备安装于交互式可续接的专用轨道上,通过装备自身液压动力驱动,按照设定的方向整体沿轨道滚动平移,实现作业区内丛式井的钻井作业。该装备利用工业网电动力,经交流变频驱动绞车、转盘、钻井泵和顶驱系统,其井架及底座均配套液压+机械式专用调平机构,确保钻机工作时井口对中。钻机适用于-45℃低温作业,与常规拖拉式和步进式钻机相比,其移位速度更快、工作效率更高。     

低温钻机固控系统保温研究

要使钻机能够在极地气温(-60～-20℃)下正常作业,除合理布局外,还要给固控系统提供 充足的热源,同时还必须有良好的保温系统.加热和保温系统既给操作者提供良好的工作环境,又能保证各种设备和材料在低温环境下正常工作.介绍了低温钻机固控系统的布局、供暖系统及保温系统的设计、保温和密封材料的选择.     

萨哈林亚极地海域自升式钻井平台的优选

在萨哈林亚极地海域,海上钻井面临着气温、海况、环保、运输等诸多问题,在自升式钻井平台市场上并非每一条平台都具备在该海域钻井作业的能力。选择一条适合区域特点的平台是钻井作业成功的关键。通过对区域内自然条件、工程条件、环保要求和运输方式等的研究分析,得出了萨哈林亚极地海域自升式钻井平台优选的关键性指导参数与流程并在平台优选实际过程中进行了应用。结果表明该优选方法符合区域条件特点,能有效保证所选平台的工作质量。     

新型山地钻机的开发与应用

本文介绍了根据国际石油勘探作业对山地钻井作业设备的需求分析,研制开发出的HY-20G和HY-40F山地钻机。HY-20G山地钻机重量轻,搬迁运输便捷,适合于井深在20m以内的泥岩、砂岩地表的物探钻井作业。HY-40F钻机在保持原HY-40钻机钻井能力不变的情况下,总重降低了18%,最大单件重量降低了33%。     

动力猫道技术国内外现状和发展趋势

随着机械化自动化技术在石油钻机行业的应用,我国石油钻机制造技术得到了较快的发展,但对钻机外围配套设备的自动化问题研究和投入明显不足。目前我国钻机的钻具排放和上、下钻台的操作还停留在20世纪60~70年代的水平,这与钻机整体技术的发展水平不相适应。介绍了国内外各种动力猫道技术水平和未来的发展趋势,并对我国进行相关研究提出了建议。     

直井钻机钻浅垂深SAGD井试验研究

蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)是开采特超稠油最重要的方法之一,为了降低开采成本,使用直井钻机代替斜井钻机钻浅垂深SAGD井。从共享井口井身结构、浅层造斜、井眼轨迹控制、钻井液性能和井眼延伸及管柱下入分析直井钻机钻浅垂深SAGD井的难点,提出对应的关键技术及解决方案。在中海油服新疆实钻试验基地进行了实钻试验,试验表明利用直井钻机代替斜井钻机钻浅垂深SAGD井可行有效。该方法对浅垂深目的层的SAGD井组的钻完井作业及同类井的作业提供了技术支持,值得推广应用。     

WTZ—100S钻机的改造及其在砾石区钻井中的应用

WTZ—100S钻机是适用于松软地层的一种钻井设备，不能在砾石区钻井。本文阐述了通过增加充压水罐、挡块，改造钻杆，加固动力头，使用定心套、垫叉和双层垫叉、下接头等措施将WTZ—100S钻机改造成能用于砾石区钻井的方法，并介绍了合理的钻井工艺和根据实际情况选用不同钻具的方法。改造后的WTZ—100S钻机在砾石区的钻井成功率得到了大大的提高。     

ZJ50／3150DB型低温石油钻机设计

俄罗斯钻机市场对石油钻机的低温性能的要求非常严格,API SPEC 4F规定钻机的下限温度为-20℃,不能满足-45℃施工极限温度。通过对钻机主要参数的选定,钻机总体布局的设计,保温、供热系统的设计,钻机材料的研究选取,研究设计了模块式ZJ50／3150DB型低温石油钻机,以满足俄罗斯、哈萨克斯坦等国低温环境的要求。     

钻进捞砂泵的研制及应用

为了有效解决低压漏失井的井下清砂问题，研究开发了一种具有钻进功能的捞砂泵。主要由井下抽砂泵、储砂筒、动力钻具3部分组成。钻进捞砂泵利用修井机为动力，上下提放油管，将砂子抽至储砂筒内，从而达到井筒清砂的目的。配套的动力钻具具有旋转钻进功能，捞砂迅速彻底。经现场62井次应用，施工简便，清砂成本低，消除了水力冲砂液漏失对低压油层的伤害，捞砂成功率高，特别适用于坚硬砂层的捞砂作业。     

ZJ20L型钻机新设计方案

ZJ20 L型钻机的新设计方案采用2台810 kW柴油机、液力偶合器、整体链条箱并车的统一驱动方案,配备节能发电机、风冷液压盘式刹车和辅助风冷电磁涡流刹车、自动送钻装置和集中控制司钻操作室、四级泥浆净化系统,模块化设计和HSE理念得到了充分体现,钻机在动力匹配上实现了功率互补,满足了钻井新工艺要求,体现了国内轻型钻机的最新设计水平.