南阳二机数字化超深井钻机赴伊拉克服役

<正>2011年10月17日,由南阳二机石油装备(集团)有限公司生产的钻井深度可达7 000 m的钻机奔赴伊拉克井场。这台数字化超深井石油钻机将于近日开始它的伊拉克服役生活。数字化超深井石油钻井装备主要用于超深井油气资源的勘探开发作业,能够满足超深井和复杂石油钻     

深井超深井钻完井技术现状、挑战和“十三五”发展方向

"十二五"期间,为解决塔里木、四川等盆地超深油气藏勘探开发所遇到的深井超深井钻完井难题,中石油研制了一批具有自主知识产权的重大装备、工具、仪器、工作液等,包括:①8 000 m钻机、四单根立柱超深井钻机、5 000/7 000 m钻机管柱自动化处理装置、精细控压钻井技术与装备、双燃料/高可靠性钻机动力机组、气体/欠平衡钻井装备等6项深井超深井核心装备;②自动垂直钻井工具、涡轮钻具、高效PDC钻头、系列复合钻头、水力脉冲提速工具、钻井井下安全监控系统、顶驱下套管装置等7项核心工具;③高温高密度水基钻井液、油基钻井液、高温大温差固井水泥浆、韧性水泥浆体系等4项钻井液和水泥浆体系。研究认为,"十三五"期间深井超深井钻完井所面临的挑战包括:深井超深井高温、高压、窄密度窗口、井筒完整性等,以及降本增效的巨大压力,亟待在深井超深井高效运移钻机、高效破岩钻头和辅助工具、井筒完整性、井下宽带信息传输技术等方面开展攻关并力争取得技术突破。结论认为:上述研究和试验成果有力地提升了中石油超深井钻完井的能力和水平,将对中石油油气勘探开发业务起到重要的支撑作用。     

9000 m智能钻机关键技术

国内9 000 m钻机研制发展迅速,在钻深能力和变频驱动方面已经达到国际水平,但智能自动化关键技术的整合应用仍然落后。鉴于此,通过回顾国内超深井钻机发展历程以及国外装备自动化发展趋势,指出了国内高端钻井装备与国外存在的差距,主要介绍了9 000 m智能钻机研制关键技术。9 000 m智能钻机融合快速移运技术和人性化设计理念,首次将拖挂技术应用于9 000 m钻机,可实现不同运输条件下的多状态快速移运;将人性化理念贯穿于钻机设计环节,最大程度为作业人员提供安全、健康、环保、舒适的作业环境。9 000 m智能钻机的研制成功在一定程度上促进了高端钻井装备的国产化进程。     

深井超深井钻井技术现状和发展趋势

介绍了国内外深井超深井钻井的发展历程及主要技术难点，从钻井地质环境因素描述与评价技术、防斜打快技术、提高钻井速度技术、钻井液技术、固井技术、钻井信息技术及钻井装备7个方面详细分析了国内外深井超深井钻井技术现状，并简单探讨了我国深井超深井钻井技术存在的主要问题及与国外先进水平的差距，指出深井超深井钻井技术会朝着集成化、智能化、信息化和自动化方向、有利于提高钻井效率的方向及有利于提高油气采收率的方向发展，并对我国深井超深井钻井技术的发展提出了建议。     

DM13.7/4.5型动力猫道研制与应用

在整个钻井过程中,管柱输送效率严重制约石油钻井效率及成本,尤其在超深井更为明显。依据陆地石油钻机向超深井、自动化、智能化发展实际需求,研制了9 000 m超深井石油钻机用DM13.7/4.5型动力猫道。该装置采用电控液技术方案,主要由基座、支撑臂、运移臂、坡道等组成,通过检测系统、速度控制系统、安全保护系统实现了管柱从井场的管子堆场与钻台之间一键式自动输送作业。通过现场试验,该装置输送139.7 mm(51/2英寸)管柱循环周期为80～100 s,可承运4.5 t的钻铤及609.6 mm(24英寸)套管,运行平稳,降低了人工作业强度,提高了管柱输送效率,提高了作业安全性,有效提升了钻井作业的自动化、智能化水平。     

我国石油钻机控制技术现状与后续发展思考

从电力拖动技术、逻辑程序控制技术、管柱自动化技术、网电及直驱传动技术和司钻远程集中操作技术等方面阐述了目前国内石油钻机控制系统在自动化、智能化和信息化方面的技术现状。对照国外钻机新技术发展对控制系统的新功能要求,提出了国内钻机存在的融合集成化水平不高、"软扭矩"等核心技术掌握不深入、信息化程度有待提升以及管柱自动化装备原始创新不足等问题。最后,结合未来钻井作业对石油钻机高效和智能等趋势要求,提出了加快管柱自动化装备创新研究、开展钻井专家优化系统研究及建立大数据故障诊断系统等后续发展建议。     

深井超深井油气钻井技术进展与展望

"十三五"期间,通过持续攻关,我国深井超深井油气钻井技术快速发展,取得了一大批技术成果,主要包括:(1)研制了自动化钻机、控压钻测固完技术、大扭矩顶驱、深井连续管作业机等高端装备;(2)研制了垂直钻井、非平面齿钻头、高强度膨胀管、抗高温大扭矩长寿命螺杆、扭力冲击、协同减震破岩、随钻测量和安全监测等尖端工具;(3)研发了抗高温高密度油基钻井液、高性能水基钻井液、韧性水泥浆、自愈合水泥浆等核心助剂;(4)形成了全生命周期井筒完整性技术体系。尽管如此,油气钻完井依然面临着深(埋藏深)、陡(地层倾角大)、窄(压力窗口窄)、厚(砾石层、盐层等复杂层段厚)、难(复杂多压力系统、事故复杂多、可钻性差等)、高(高温、高压、高酸性)等严峻挑战,为此提出了建议:"十四五"及今后若干年油气增储上产的重点依然是深层超深层,需要围绕上述地质难点,开展深井自动化智能化钻井装备、超高温井筒工作液、随钻前探、数字孪生建井等关键核心技术攻关,实现传统优势技术的迭代升级,提升深井超深井安全优快钻井的能力。结论认为,"十三五"期间,我国超深井数量首次超越美国,井深迈上8 000 m新台阶,对于支撑深层油气勘探开发业务发展、提升钻完井市场竞争力发挥了重要的作用。     

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。     

陆地超深井四单根立柱高效钻机

目前传统陆地石油钻机多采用立柱长度为28. 5 m的三单根立柱进行钻井作业,为了实现超深井的钻井提速提效,采用立柱长度约38. 0 m的四单根立柱进行钻井作业,可以提高游车高速运行区段,减少钻机起下钻频次,提高钻井效率。从井架高度、绞车滚筒容绳量、井架起升系统、立根靠放可靠性及钻井钢丝绳选型等方面对四单根立柱钻机关键技术进行分析,得出解决关键技术的可行方法。现场应用结果表明:超深井四单根立柱钻机明显提高了钻井效率,缩短了钻机周期,比三单根立柱钻机全井起下钻综合提速15%左右。四单根立柱钻机的研制成功为复杂深井的钻井提速提效提供了新的技术支撑,其应用前景十分广阔。     

中国石油深井、超深井和水平井钻完井技术进展与挑战

深层、超深层和非常规成为我国油气勘探开发的重要增储上产领域,“十三五”以来,工程技术围绕“五油三气”六大盆地勘探开发重点和高温高压、窄密度窗口等钻井提速难点,通过持续攻关,取得了一大批技术成果。深井、超深井、非常规水平井钻完井关键技术快速发展,形成了以非常用井身结构优化、安全高效优快钻井、抗高温钻井液、精细控压钻完井、膨胀管等为核心的关键技术,成功实施了一批标志性超深井的钻探作业。研制了大功率顶驱、一体化地质导向系统、绿色经济储层改造等装备工具,研发了耐高温高性能井筒工作液、高效防漏堵漏材料等核心助剂,加快了非常规油气资源的低成本、规模效益开发。深井钻深能力突破9000m,水平井水平段长度突破5000m,一趟钻进尺最长3700m,部分指标比肩北美,助推了塔里木富满、四川双鱼石、大庆古龙等大型油气田的发现与开发,为提高油气资源开发力度和效益提供有力的工程技术支撑。随着油气勘探开发不断推进,钻井面临的工程地质风险、新的挑战仍然不断出现,还需进一步开展地层压力精确预测、井身结构优化拓展、井眼轨迹控制、抗高温工作液体系、高效破岩与提速工具、地质工程一体化等攻关研究,以实现钻井关键技术与装备的不...     

石油钻机自动化技术的问题和建议分析

分析了我国石油钻机在绞车与盘刹耦合控制,司钻房人性化设计等方面存在的问题,通过与国外先进钻机相关性能特点进行对比,找出我国石油钻机自动化技术的不足,阐述了国内钻井装备在管柱自动输送及集成控制等方面亟待升级的技术,对研究具体工作提出建议。     

陆地石油钻井装备技术现状及发展方向探讨

为了促进我国陆地石油钻井装备的持续发展和技术进步,对国内外钻井装备的典型产品和先进技术进行了分析与论述,包括国外的全液压自动化钻机、连续运动钻机、高效自动化钻机、未来智能钻机,以及我国近年来研制的深井超深井四单根立柱钻机、系列管柱自动化石油钻机、超长单根和双单根立柱自动化钻机、稳压力大排量钻井泵、大吨位直立移运钻机、丛...     

影响深井和越深井钻速的主要原因分析

由于深井、超深井地质情况不明，地质预告不准等原因，钻井过程中遇到的诸多复杂情况，使钻井速度大大下降。为此，分析了影响深井和越深井钻速的主要原因，认为：1．由于地质因素和井身结构设计不合理造成复杂情况影响钻速；2．国产大尺寸钻头结构单一，型号少，不能满足深井段地层岩性变化的需全；3．破岩机械能量不足；4．水力能量不足，井底岩屑清除不净；5在易斜地区，为了控制井斜被迫采用小钻压吊打；6钻井液性能及井眼净化不好，造成井下复杂情况；7深部致密硬塑性泥页岩地层难钻，造成钻速低；8．小井眼钻井装备不配套，影响深部小井眼钻速。     

石油钻机自动化技术的问题及发展建议

分析了我国石油钻机在绞车与盘刹耦合控制、旋转系统软转矩控制、司钻房人性化设计等方面存在的问题。通过与国外先进钻机的相关性能特点进行对比,找出了我国石油钻机自动化技术与国外钻机的主要差距,对国内钻井装备在管柱自动输送及排放、集成控制等方面亟待升级的技术进行了阐述,并对研究的具体工作提出了几点建议。     

提高四川深井超深井钻井速度的技术途径

四川地区地质条件复杂，深井超深井钻井速度低、完井要求高、勘探开发成本高，严重制约了深部地层油气勘探开发的进程。为此，对影响四川复杂地质条件下深井超深井钻井速度的主要技术难点进行了分析，并根据龙岗1井的成功经验和当前国内外钻井技术现状，提出了四川复杂地质条件深井超深井提高钻井速度的技术途径，包括浅中层沙溪庙组-须家河组层段采用气体钻井、中深层雷口坡组-长兴组层段采用复合钻井（螺杆钻具＋转盘配合PDC钻头）等新工艺、新技术与成熟技术配套应用的提速技术方案以及科学设计井身结构、配套应用新工艺、新技术和加强钻井装备配套等做法。     

影响深井和越深井钻速的主要原因分析

由于深井、超深井地质情况不明,地质预告不准等原因,钻井过程中遇到的诸多复杂情况,使钻井速度大大下降。为此,分析了影响深井和越深井钻速的主要原因,认为:1.由于地质因素和井身结构设计不合理造成复杂情况影响钻速;2.国产大尺寸钻头结构单一,型号少,不能满足深井段地层岩性变化的需全;3.破岩机械能量不足;4.水力能量不足,井底岩屑清除不净;5在易斜地区,为了控制井斜被迫采用小钻压吊打;6钻井液性能及井眼净化不好,造成井下复杂情况;7深部致密硬塑性泥页岩地层难钻,造成钻速低;8.小井眼钻井装备不配套,影响深部小井眼钻速。     

胜利油田深井超深井钻井技术

胜利油田深井超深井钻井技术的发展大体经历了初步钻探、起步发展和规模应用3个阶段，初步形成了复杂地层条件下深井超深井配套钻井技术：深井井身结构设计技术、提高上部大尺寸井眼机械钻速技术、提高深部小尺寸井眼机械钻逮技术、套管防磨技术、防斜打快技术、钻井液技术、完井技术。详细介绍了深井超深井配套钻井技术的研究与应用情况，并指出了胜利油田超深井钻井技术的攻关方向。     

乌兹别克斯坦深井超深井钻完井技术

为探索费尔甘纳盆地中央隆起带的含油气特征,针对该地区油气储层埋藏深（6 000～6 800 m）、井底温度高、压力高、酸性气体含量高、含盐量高等地质条件给钻井、固井和井控安全带来的系列问题,结合该地区以往钻井中无一钻达目的层工程报废遇到的困难,开展了钻井提速综合配套技术、复杂地层钻井液技术、深井超深井固井技术、“四高一超”井井身结构优化、井控技术等专题研究及现场应用,攻破了高温（140 ℃）、高压（144 MPa）、高密度钻井液（2.42 g/cm3）条件下的钻进、测井、下套管及固井等技术难题,成功地钻成了吉达3井、吉达4井2口井,其中吉达4井完钻井深6 596 m。形成了系列的钻完井配套技术,为以后费尔甘纳盆地深井超深井安全顺利钻进提供了工程技术保障。     

中国石油天然气集团公司2008年自主创新重要产品目录系列介绍（之二·钻井领域）12000m特深井新型石油钻机

为满足我国油气勘探开发的需要，宝鸡石油机械有限责任公司相继开发了多种规格和型号的新型石油钻机，特别是9000m的深井钻机。国内首台超深井钻机的研制成功，极大地提升了我国石油钻井装备的设计制造技术水平。由于油气勘探开发领域不断向纵深发展，特深层油气藏的开发已被提到议事日程，迫切需要尽快研制出12000m特深井钻机。国家科技部、中国石油天然气集团公司及中国石油化工集团公司都对此十分关注。     

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