ZJ40CDY斜井齿轮齿条钻机液压顶驱的研制

为满足斜井齿轮齿条钻机的特殊作业要求,研制了ZJ40CDY斜井齿轮齿条钻机。其中配置的DQ250Y液压顶驱采用低速大扭矩空心轴马达直接驱动主轴进行钻井作业,配备管子处理系统以高效完成管具处理。其主马达液压控制采用闭式系统,两挡切换,可实现转速和扭矩的精确控制。另外还通过增加吊环倾斜支撑臂,有效解决了斜井作业时顶驱吊环后摆问题。现场试验结果表明,该顶驱的各项性能指标均符合设计要求,能很好地满足斜井齿轮齿条钻机的工况要求。该产品的研制成功为特种作业钻机配置适用顶驱提供了新选择。     

新型钻机动力系统

在机械钻机改造为电动钻机的今天,美国一些公司富有远见,要求增加钻井作业的实际值,这是一项最佳的长期战略,可提高作业效率,增加日进尺收入。许多承包商增加钻井泵,进行高压作业和水平钻井作业,还使用顶驱装置和复杂钻井液系统,这就需要改造开发钻机动力系统。据ＤｒｉｌｌｉｎｇＣｏｎｔｒａｃｔｏｒ报道,技术动力控制系统公司(ＴＰＣ)为此开发出5种新型动力设备。●钻井泵同步器　这种同步器配有触屏式控制装置,屏面可显示立管实际压力、调定的压力极限,泵冲程和累积泵冲数。同步器设计成可控制泵速,减少压力脉冲达60%以上,还消除“拍频…     

DQ40Y顶驱装置液压系统设计

为了满足小型钻机和修井机的需要,研发了DQ40Y液压顶驱装置。主要介绍了DQ40Y顶驱装置的液压系统设计。其主泵系统采用P/Q控制模块,通过对系统压力和流量的线性调节,实现了对钻井扭矩和速度的控制;动力马达具有摆角可调功能,通过改变马达排量,可调节钻井扭矩和钻速;循环冷却系统采用备份设计,方便了系统的维护与保养;辅助系统吸取了交流变频电驱动顶驱的成功经验,沿用了其液压系统。厂内性能试验结果表明,该液压系统基本达到了最初的设计要求,为DQ40Y顶驱装置进入市场奠定了基础。     

12 000 m钻机顶驱用高压冲管盘根密封设计

随着钻井深度和钻井液压力的不断增大,对冲管盘根密封性能的要求逐渐提高,传统盘根密封已无法满足12 000 m钻机顶驱的作业工况要求。综合分析盘根密封工作原理和失效原因,设计出适用于高压、大线速度工况下的盘根密封结构,并通过有限元分析进行验证。从所得MISES等效应力结果表明,新型盘根密封结构可满足12 000 m钻机顶驱的技术要求。     

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。     

支持套管钻井的液压钻机

用油田套管边钻边封隔井眼,是一项能够降低钻井成本的重大技术进步。文中概述适合套管钻井的液压钻机及其设计特点和相关设备,包括：（１）套管钻井系统以及４台新一代钻机／操作系统的改进情况;（２）采用模块化和液压动力系统的３台混合型钻机和１台套管钻钻机;（３）可编程逻辑控制系统;（４）绞车、顶驱装置、泥浆泵驱动系统,转盘及电力系统。最后回顾４台新一代钻机的现场作业情况。     

液压勘察船钻机电液复合集成控制系统研制与应用

设计开发了一种全液压勘察船钻机,该钻机采用电液复合驱动控制技术,实现了整套钻探系统的集成化操控。举升系统、顶驱、管子处理系统等主要设备均采用液压控制,功率利用率高,钻井成本低,防爆、安全性好。通过开发电液复合集成控制系统,利用举升油缸取代了传统绞车来完成钻具提升/下放作业,简化了天车,取消了传统绞车和游车,简化了机械传动流程;通过电液控制,实现液压顶驱的无级调速;开发的自动化管柱处理系统,实现机械化工具代替人工进行作业,降低人工成本,减少工人劳动强度;通过配套集成化司钻操控终端,实现多个被控设备的远程监视和操作。该钻机已完成多次海试,并进行了项目的验收,目前正在南海进行取样作业。集成控制系统的研制,实现了勘察船液压钻机装备的国产化,提高了我国在勘察船钻机领域设计和制造水平。     

工具面动态控制钻井系统的室内研究

常规钻井作业中,造斜段一般使用弯角马达滑动钻进完成,易产生工具面漂移,传统方法对工具面调整时需要停钻,易引起作业效率低和卡钻等问题。为此,设计了工具面动态控制钻井系统,并完成软件控制和顶驱角度精确定位系统研制。钻井系统主要由现场监测系统、软件控制系统和顶驱精确定位系统组成。通过实时监测工具面,软件控制系统可自动判断工具面偏移情况并发送指令至顶驱精确定位系统,定位系统调整顶驱角度,从而实现滑动钻进过程中工具面的自动控制。室内试验结果表明,电机无论是在空载、带载还是正反转情况下,顶驱角度精确定位系统的定位精度都控制在2°以内,响应时间不超过4 s。     

钻机与井下工具新进展

文中主要介绍了国内外钻机与井下工具的最新进展,包括可快速拆卸和安装的“火箭”型钻机,轻便、安全、高效的“理想”型钻机,适用于页岩钻井的新型移动式钻机;国内外为提高难钻地层钻井速度研发的防憋钻工具、扭转冲击辅助破岩工具、轴向振荡工具、主动减振器、轻型超高强度钻杆。最后提出了提升我国钻井装备与工具水平的建议     

海洋平台连续起下钻钻机及关键设备研究

针对当前常规海洋自升式钻井平台钻井作业采用间歇起下钻方式存在的起下钻作业时间长、井下复杂情况多等缺点，提出了一种全新概念海洋自升式钻井平台的连续起下钻钻机，完成了连续起下钻作业流程确定、立根长度确定、连续起下钻系统、排管机、集成控制系统等关键技术和设备设计。该钻机配套常规顶驱，通过采用新增连续起下钻系统设备，改进排管机和集成控制系统的方式实现连续起下钻作业，实现在高位进行钻柱提放、管具上卸扣、钻井液收集等功能，最大起下钻速度可达2 160 m/h，与现有钻机相比，能够大幅提高钻井作业效率，降低井下压力波动，技术跨度相对较小，具有较好的可应用实施性。     

钻井优化系统在国内非常规油气资源开发中的实践

相对于北美,国内非常规油气资源勘探开发起步较晚。页岩气勘探开发始于"十二五"初,致密油、致密气、页岩油勘探开发则始于"十三五"初,但在"十三五"期间得到了快速发展,特别是川渝页岩气藏、准噶尔盆地玛湖砾岩油藏、吉木萨尔页岩油藏已进入规模开发阶段,成为中国石油"十三五"末及"十四五"期间天然气和原油上产的最重要领域。与常规油气资源相比,非常规油气资源储层条件差,需要大规模"水平井+体积压裂"才能实现有效开发。然而,由于受钻机装备条件和水平井钻井工具性能,特别是理念和方法的限制,国内非常规水平井普遍存在钻井效率低、建井周期长的问题:一般垂深为2000~3000m、水平段长1500~2000m的水平井钻井周期为60~90天。而北美钻一口水平井基本都能控制在15~25天:一般垂深为2000~3000m、水平段长2000~3000m。国内一部钻机一年只能钻2~3口水平井,而在北美一部钻机一年能完成15~20口水平井。随着国内非常规油气资源的规模开发,钻机紧缺的矛盾日益突出,钻井效率已经成为严重制约国内非常规油气资源快速规模上产的瓶颈问题。北美大幅度提高水平井钻井效率的原因有管理和技术两大因素,其中技术主要表现在以下5个方面:一是钻机配套能力的不断升级;二是井下工具可靠性和稳定性的提升;三是大平台工厂化作业;四是远程实时支持与决策系统;五是系统优化钻井理念和方法的应用。2018年海峡能源股份有限公司与美国K&M钻井工程咨询公司合作,引进国际先进的系统优化钻井理念和方法,率先在川渝地区长宁页岩气藏和新疆玛湖砾岩油田开展了水平井钻井提速先导性试验,大幅缩短了建井周期,验证了系统优化钻井方法在国内非常规油气资源开发中的可行性。为了达到进一步推广的目的,2019年在玛湖砾岩油田开展区块提速试验,同样取得了显著的提速效果,进一步证明了系统优化提速理念和方法具有科学性、广普性和可复制性,是经验钻井向科学钻井迈进的重要实践,展示出了非常广阔的推广应用前景。     

FEWD 地质导向技术在深层页岩气水平井中的应用

地质导向技术是开发页岩气的核心技术之一,分析了页岩气储层伽马、电阻率、钻时比值等地质特征响应,结合FEWD 地质导向技术的特点提出了在深层页岩气水平井钻井中应用该技术的优势。通过丁页2HF 井应用实例分析,论述了应用FEWD 地质导向技术提高页岩气水平井储层钻遇率的关键。丁页2HF 井创造了超深页岩气井复合钻日进尺最高178 m 的记录,仅用55 d 完成1 035 m 的水平段钻探,水平段储层钻遇率达95%。FEWD 地质导向技术在丁山深层页岩气水平井的成功运用,促进了页岩气非常规能源的开发,对今后国内超深页岩气水平井的钻井施工具有重要的指导意义。     

深水深层井钻井关键技术发展与展望

随着海洋油气勘探开发的不断深入,深水深层井(简称双深井)已成为全球勘探开发热点.双深井比常规深水井面临更加复杂的井下地质环境、海洋环境,作业的风险更大.近年来,随着深水钻井作业的不断进步,当前已初步形成了一套双深井钻井关键技术,包括井身结构、控压钻井、钻井液体系、固井工艺、井控、水下井口、井筒完整性等7个方面.双深井钻...     

大型丛式水平井工程与山区页岩气高效开发模式

以水平井为基本特征的复杂结构井,包括大位移水平井、多分支水平井、"U"形井及丛式水平井等,是实现低渗透、非常规、深水、深层等复杂油气藏高效开发的先进井型,相关研究与实践在国内外已取得重大进展,有望在页岩油气高效开发中发挥重要的作用。在中国山区页岩气开发过程中,为了满足安全环保、节约用地、降本增效等基本要求,迫切需要加快创建独具特色的页岩气高效开发模式,为此提出了基于大型丛式水平井工程的山区页岩气高效开发模式及其工程技术支撑体系,建立了单个钻井平台"井工厂"可允许布置水平井的最大布井数量计算公式,阐明了大型丛式水平井工程"降本增效"的设计控制理念与关键技术内容;重点分析了大位移井技术的研究发展概况,阐明了大位移井及其钻井延伸极限的基本概念,给出了水平井大位移钻井裸眼延伸极限的预测计算方法,最后简要介绍了大位移井管柱力学与机械延伸极限研究所取得的相关成果及其工程意义。结论认为,该项研究成果遵循了油气田"地质与工程一体化"的高效开发思路,在今后山区页岩气开发工程中具有可预见的良好推广应用前景,将有助于推进中国"页岩革命"(Shale Revolution)取得新的进展。     

页岩气资源开采现状、问题与前景

过去的5年间,页岩气开采工作取得了长足的进步,已成为世界天然气产量增长的主要推动力。凭借着页岩油气的开采,美国正迈向能源独立之路,而且在油价低位徘徊、钻井数量减少的情况下,依靠不断提高钻井效率和单井产量,仍然实现了页岩油气产量的持续增长。通过在四川盆地下古生界五峰组—龙马溪组页岩气开采所取得的突破,国内页岩气的储量和产量也获得了迅猛增长,并已成为未来天然气工业增储上产的一个重要领域;与此同时,在最初曾被寄予厚望的陆相和海陆过渡相页岩气两大领域,以及页岩气勘探投入最大的广大南方复杂构造区则未能取得实质性进展。对国内页岩气的发展基本形势与存在问题的分析结果表明,非海相领域和强改造、过成熟的南方复杂构造区海相领域尽管广泛分布富有机质页岩,但在页岩气资源禀赋以及水平井压裂技术等方面存在的诸多问题制约了其勘探开发前景。进而分析了未来中国页岩气发展值得关注的若干问题,结论认为:要现实"十三五"页岩气储量、产量的持续稳定增长,需要有新层系、新区块的发现与接替,而四川盆地内3 500 m以深超高压深层海相页岩气开采技术的突破则是页岩气增储上产的关键和希望之所在。     

国内外页岩气勘探开发技术研究现状及进展

页岩气是二十一世纪潜力巨大的非常规天然气资源,可以作为常规能源的重要补充,能够有效地缓解世界能源压力。页岩气开采对于中国来讲既是机遇又是挑战。页岩气存储于泥页岩中,具有自生、自储、自保的特性,且每个页岩气藏都其自身勘探开发的特性。国外页岩气开发正处于发展阶段,先后经历了直井、单支水平井、多分支水平井、丛式井、PAD水平井钻井的发展历程,水平井及欠平衡钻井技术的应用加速了页岩气的开发进程,页岩气固井主要采用泡沫水泥固井技术,完井方式以套管固井后射孔完井为主。在增产方面,采用了大型水力压裂技术,包括清水压裂、直井压裂、水平井分段压裂、重复压裂和同步压裂等,并对裂缝进行实时监测以提高采收率。     

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总结了渤海地区应用当代综合配套钻井技术在ＱＫ１８—１地区的钻井实践情况。该地区３口井平均井深３５６１ｍ，平均钻固一口井１８８３ｄ，创造了迄今为止我国海上油气田同类井深钻井周期最短的记录。该项目采用整体式快装井口头、ＰＤＣ钻头、大功率导向马达、ＰＤＣ可钻式浮箍、浮鞋、ＭＷＤ随钻测量、顶部驱动、无油无污染环保泥浆、不候凝固井、非钻机作业时间测ＣＢＬ（固井质量）、高效线性振动筛等１０大关键技术。与渤海地区常规钻井工艺技术相比较，节约９３５ｄ，同时也为提高钻井速度和缩短海上油气田开发周期，积累了宝贵经验。     

泌阳凹陷深凹区页岩油勘探实践

河南油田泌阳凹陷经过近40年的勘探,常规资源勘探程度与资源探明率较高,寻找规模性储量难度越来越大。近年来,国外非常规勘探开发理念的引进,微-纳米级孔隙、非达西渗流地质理论的创新,水平井钻完井与多级分段压裂技术的突破,使富有机质页岩成为新的勘探目标。泌阳凹陷深凹区具备形成页岩油气的地质条件,通过页岩油气赋存条件基础研究,部署钻探泌页HF1井获得较高产工业油流,使泌阳凹陷成为国内首个获得陆相页岩油发现与突破的地区,为老油田持续发展开拓了新的勘探领域。     

预测页岩气井产量和可采储量泛指数递减模型的建立及应用

随着中国页岩气工业的发展和大量页岩气井的投产,如何有效地预测页岩气井的产量和可采储量已成为油气藏工程的重要课题,也是页岩气资源的生产和管理部门极为关心的问题.由于页岩气是以吸附状态和自由状态分别储存于超致密页岩基质和次生裂缝系统中,而页岩气井在钻井、完井、测井和压裂过程中受到泥浆的多次污染.因此,投产后的页岩气井表现出...     

济阳坳陷页岩油水平井钻井完井关键技术

济阳坳陷页岩油地质条件复杂,水平井钻井完井过程中面临安全风险高、机械钻速低、井眼轨迹控制效率低、复杂时效高和固井质量差等技术难题.通过钻井工程优化设计、页岩油水平井提速提效、高性能合成基钻井液和页岩油水平井固井等技术攻关与集成应用,初步形成了济阳坳陷页岩油水平井钻井完井关键技术,并在8口页岩油水平井进行了成功应用,平均...