井底马达(下)——技术状况和发展趋势

六、在研制和现场试验中井底马达和部件的性能数据 (一)涡轮钻具 在表18中,综合列出了新式涡轮钻具的主要性能数据。 由惠特尔公司设计的6 3/4英寸涡轮钻具是以反流转子和定子叶片系统而工作的[35]。它包括两级行星齿轮减速、一组密封轴承盒和两个供油补偿系统。所有高功率涡轮钻具技术上     

俄罗斯减速器涡轮钻具驱动PDC钻头在西西伯利亚油田的成功应用

涡轮钻具由前苏联研制出来以后，得到了迅速发展，目前已发展到减速器涡轮钻具阶段。现在，俄罗斯西西伯利亚地区普遍使用减速器涡轮钻具钻井，而减速器涡轮钻具驱动PDC钻头的使用还是空白。采用俄罗斯生产的几种不同型号的减速器涡轮钻具，在西西伯利亚进行了驱动PDC钻头钻井的阶段性试验。试验结果表明，在优选PDC钻头结构的情况下，用减速器涡轮钻具驱动PDC钻头，钻头进尺和机械钻速都较牙轮钻头有显著的提高，经济和社会效益显著。介绍了试验中使用的3种俄罗斯减速器涡轮钻具(TPM-195，TPⅢ-195和TPO3—195)的结构特点和主要技术参数。     

涡轮钻具及其钻井技术的发展

井下动力钻具是现代定向井、丛式井、水平井及深井中快速优质安全经济钻进的重要技术工具。本文综合分析了80年代、特别是自1985年以来国外涡轮钻具的技术成就和最新发展,阐述了90年代涡轮钻具的重要发展方向,认为聚晶金钢石钻头(PDC 钻头)、涡轮钻具、随钻测量系统(MWD 系统)三位一体的技术组合——涡轮钻具导向钻井系统,是本世纪末方兴未艾的新兴钻井技术,将广泛应用于大斜度井和水平井钻井中。     

中国油田地热开发利用现状与发展方向

基于中国地热发展现状、地热资源赋存和分布特点、不同地热开发方式对比,分析了油田地热资源开发利用潜力,并探讨了中国地热产业,尤其是油田地热未来的发展方向。研究结果表明：(1)中国的地热资源较为丰富,以中低温地热资源为主。浅层地热资源分布全国;中低温地热资源分布于沉积盆地、东南沿海和隆起山区,在不同深度形成了大面积分布的含地热水的热储层,为水热型地热资源;高温地热资源集中分布在西藏南部、四川西部、云南西部和台湾地区。中国浅层地热能资源(浅于200 m)年可开采量折合7×10⁸t标准煤。(2)由于浅层地热能开发利用的环境与效率问题、深井直接换热的效率问题,以及干热岩开发利用的技术瓶颈问题,中深层水热型地热资源将是当今中国地热资源开发利用最主要和最现实的领域。(3)油田地热开发中形成了地热资源勘查与评价、砂岩地层回灌、废弃井改造为地热井、高温钻完井等一批关键技术,均在大型地热开发项目中得到成功应用。油田拥有丰富的采出水资源,可以直接利用,大量的废弃井或低效油井可以通过工艺改造为地热井进行地热资源开发,从而降低地热开发成本,提高地热项目的经济性。(4)油田地热除用于油田生产...     

又一种新型涡轮钻具

由石油大学(北京)和江汉石油学院共同研究的φ195毫米涡轮钻具已在四川的川东矿区进行了几次工业性深井钻井试验。其平均机械钻速比转盘-牙轮钻头钻井时提高1.97倍;纯钻井成本仅为196.82元每米,节约255.06元每米;总计一口井可缩短建井周期29天,将节约投资20.4万元;支承节平均使用寿命约100小时,比现有的涡轮钻具提高一倍以上。这种新型涡轮钻具采用了国外80年代先进的浮动定子结构的涡轮节和开式润滑的金属滚动轴承的支承节,具有启动灵活、扭矩大、工作可靠等优点。它与国内现有涡轮钻具相比,不仅使用方便,而且首次实现了利用涡轮钻具在3000米以深的深井中进行快速钻进。其平均机械钻速高达4.13米每小     

设计涡轮钻具支承节的初级智能CAD系统

通过对涡轮钻具支承节的设计过程模式分析,提出一种设计涡轮钻具支承节的初级智能CAD系统模式;阐述应用该模式所建造的涡轮钻具支承节初级智能CAD系统(WZDES)的总体结构及特点;探讨该系统的知识库设计和子问题求解;提出并运用功能体素构型完成了零件结构的初步设计;研究该系统存在的接口问题解决办法。最后,还给出运行实例。     

涡轮钻具水力设计与分析方法应用现状研究

涡轮钻具是一种重要的钻井工具,涡轮叶型线特征是其水力性能设计与分析的关键因素。在分析涡轮钻具水力工作原理的基础上,研究了涡轮钻具水力性能设计研究现状,详细比较分析了涡轮钻具水力性能设计的理论方法、计算机建模与仿真及水力性能试验分析方面的研究现状与发展水平,提出了计算机辅助设计及理论分析。与试验修正相结合的综合研究方法是涡轮钻具水力性能设计与分析的重要方法,对涡轮钻具水力部件的主要问题与发展趋势进行了展望,为涡轮钻具的水力设计提供参考。     

齿轮减速涡轮钻具改进钻井效果

对一种新型井下液压马达（齿轮减速涡轮钻具）的应用效果及其优越性的开发进行了介绍。第一代齿轮减速涡轮钻具ＴＲＭ－１５９被广泛地应用于俄罗斯的油气井钻井中,该齿轮减速涡轮钻具有岩石中的钻进速度超过了３．５ｍ／ｍｉｎ,其最佳效果是在西西伯利亚完井井与西方公司生产的旋转刮刀式钻头的组合使用,在世界上最深井Ｋｏｌａ井（１２２６０ｍ）的钻井成功地应用于耐热型的齿轮减速涡轮钻具,在使用ＰＤＣ钻头的高温（温度超过     

能源局部署规划地热能开发

<正>能源局综合司与国土资源部办公厅日前下发通知,组织编制地热能开发利用规划。通知指出,近期地热能开发利用规划以浅层地温能供暖(制冷)、中深层地热能供暖及综合利用为主,具备高温地热资源的地区可发展地热能发电。远期发展中温地热发电和干热岩发电,并提高地热综合利用水平。地热能开发利用规划大纲提出,2015年、2017年和2020年底地热供暖(制冷)面积、地区地热资源供热比例、新增地热发电装机容量、替代标煤数量和总碳减排量、总投资、产业体系建设等方面的发展目标。     

松科2井带涡轮钻具取心钻进探索

松辽盆地资源与环境科学钻探工程(松科2井)是目前我国最深的大陆科探井,施工目的是获取松辽盆地白垩纪地层原位、连续岩心,井底高温是其一关键工程难点。为克服地层高温、提高取心钻进效率,三开、四开中分别应用了不同结构、多规格的涡轮钻具进行取心钻进,探索出涡轮钻具取心钻进与全面钻进时工艺差别。针对涡轮钻具在取心钻进过程中出现大排量、高泵压、转速高、损岩心等问题,优化了钻具组合,并自主研制了小排量、全金属结构涡轮钻具,改进了配套单动双管取心钻具,使得涡轮钻具取心钻进能提高机械钻速的同时,也能确保岩心质量及采取率。     

国产涡轮钻具结构及性能分析

详细介绍了国产涡轮钻具中常规型、独立悬挂式和浮动定子(转子)式3种典型钻具结构型式和性能参数。重点讨论了国产涡轮钻具的涡轮叶栅及型线的流场、止推轴承组、扶正轴承等影响钻具性能和使用寿命的关键技术。通过对以往研究工作的总结分析,提出我国涡轮钻具今后的研究工作计划和发展建议。     

新型高温高速涡轮钻具测试系统研制

涡轮钻具具有高转速、低扭矩、耐高温等特点,是高温深井钻探重要井下动力钻具之一;涡轮钻具室内实验可有效反映涡轮钻具的性能特点,是涡轮钻具研发必不可少的重要环节。现有井下动力钻具测试平台通常针对螺杆钻具设计,额定转速较低,无法满足耐高温高速涡轮钻具测试试验需要。本文针对涡轮钻具特点和现有测试平台的不足,研发了一套耐高温高速涡轮钻具测试平台。应用该平台对Φ89 mm涡轮钻具进行了测试试验,试验结果表明：该测试平台操作方便、自动化程度高、测试数据准确、工作性能稳定,达到了预期的设计目标,验证了此测试平台的合理性。     

涡轮钻具轴向间隙的正确调节

涡轮钻具轴向间隙调整是否正确，对涡轮钻具性能和工作寿命有极大的影响。鉴于此，分析了涡轮钻具装配过程中轴向间隙的变化规律：一是涡轮转子压紧时轴向间隙发生变化；二是涡轮定子压紧时轴向间隙发生变化。讨论了装配过程中上紧力矩与轴向力的关系，以及轴向力引起涡轮钻具各零件变形的大小及方向。在此基础上提出了在装配过程中正确调节涡轮钻具轴向间隙的方法。     

低速大扭矩涡轮的初步试验研究

我国现有涡轮钻具大都是苏联四十年代的陈旧产品,转数高、力矩小、技术性能差,严重的阻碍了涡轮钻井技术水平的提高。为了改变我国现有涡轮钻具技术状况十分落后的局面,打破苏修社会帝国主义的封锁,满足钻井生产(特别是四川地区和打斜向井)对低速大力矩涡轮钻具的需要,我们从65年下半年开始,开展了高环流涡轮的试制和试验研究工作。     

流体介质对高速涡轮钻具力学性能影响研究

提高涡轮钻具的力学性能一直是涡轮钻具研究的主要内容。为此,以178 mm高速涡轮钻具为原型,在台架试验的基础上,利用CFD方法,研究了不同介质密度、不同介质黏度对涡轮钻具力学性能的影响。研究和试验结果表明,随着介质密度的增加,高速涡轮钻具的压降、工作转速对应的扭矩及输出功率均会增大,介质黏度的改变对高速涡轮钻具的扭矩和输出功率基本无影响。在进行涡轮钻具设计时,应该考虑其对流体介质物理性质变化的适应能力,合理设计工作转速范围。现场使用涡轮钻具,当钻井液密度、黏度发生改变时,应注意调整泵压、钻压以保证最佳工况。     

涡轮钻具复合钻进技术

涡轮钻具复合钻进技术是大幅度提高钻井速度、防斜打快的主要手段之一,随着涡轮钻具性能、型号的完善,加上高效PDC钻头的蓬勃发展,涡轮钻具复合钻井技术将得到大规模推广应用。在对涡轮钻具和螺杆钻具结构、性能和使用优缺点进行对比的基础上,提出了涡轮钻具复合钻进最佳工况的概念,给出了明确的转速范围;从涡轮钻具的特性和PDC钻头配合要求着手,详细论述了涡轮钻具复合钻进的机理;建立了涡轮钻具系统在钻井过程中的动态和纵向振动模型,为获得最佳的涡轮钻具复合钻进效果提供了理论依据。在国内高陡构造的典型地区进行防斜打快的应用实例表明,机械钻速明显提高,钻井周期大大缩短,钻井成本大幅度下降,经济效益显著。     

WZ系列涡轮钻具取得突破性进展

由中国石油勘探开发研究院机械所、四川石油管理局和威远石油机械化工厂合作研制开发的WZ系列涡轮钻具是一种适用于深井和高温井的全金属涡轮钻具。WZ系列涡轮钻具具有如下特点：1．涡轮钻具的工作性的参数和PDC、BDC钻头匹配，在提高机械钻速的同时，单只钻头的总进尺不会下降，用于提高深井段机械钻这具有明显效果，机械钻速相对于转盘钻井方式可提高50％～100％；2．涡轮钻具的叶根设计先进、单级涡轮吸收功率高、涡轮钻具结构长度短，同时，涡轮钻具工作效率高，正常工作钻并泵泵压与转盘钻井要求相当，不需对油田现有设备提出特殊…     

超深井TRO-127两级减速涡轮钻具的研究

针对我国超深井深部高温高压井段难钻地层钻速低的现状,设计并试制成功一种具有储油补偿系统和金属端面密封结构的耐高温、长寿命TRO-127两级行星齿轮减速涡轮钻具。在塔河油田塔深1井和TH12509井165.1mm超深井段的现场试验结果表明,TRO-127减速涡轮钻具复合钻井的平均钻速比同井下部相邻地层转盘钻进方式的平均钻速提高了92%～115%,比邻井转盘钻井方式钻进相同地层的平均钻速提高了123%。建议在我国西部超深井深部小井眼井段推广应用减速涡轮钻具复合钻井工艺,以加快深部油气藏的勘探与开发步伐。     

涡轮钻具发展趋势

涡轮钻具因其耐高温、高转速的特性，使其在高温和硬岩土壤地层的钻井工程中起到了关键的作用，已成为目前高温高压油气井钻井领域中的研究重点之一。文章首先从涡轮钻具的发展历程入手，对涡轮钻具的分类做出了系统地概括，重点阐述了涡轮钻具的基本特性，并通过深入研究涡轮钻具的发展趋势和应用前景，进一步表明了该技术是提升钻井效率的最有效途径之一。文章最后还分析总结了涡轮钻具研究进程中所面临的若干问题，并根据当前我国相关领域的实际需求，为未来我国涡轮钻具的重点研究方向给出了建议。     

大力矩涡轮钻具的发展与改进方向

全苏钻井技术科学研究所大力矩涡轮钻具试验室,正在继续完善带水力制动级的АГТ型涡轮钻具,其特点是在保持同一钻压和不大的泥浆排量(20～28升/秒)情况下,钻井时的工作转数降低至200—300转/分。工业上使用这种钻具表明,在保持扭矩(钻压)不变时,降低工作转数几乎在所有地区都在维持或降低机械钻速的情况下提高了行程钻速。