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貴州鑽井

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石油ZJ30鑽機

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石油ZJ30鑽機

詳細介紹

我國淺層油氣能源日漸匮乏,逐漸從淺層油向深層油的開發。深層油氣存在極大的開采潛能,大多數分布于盆地地區。經過實踐表明,在開發深層油氣能源過程中,最突出問題是深層鑽井提速技術存在的困難,隻有提高深層鑽井的速度,才能有效的實現油氣開采的高産目标。

    1 貴州鑽水井深層鑽井提速技術難點

    1.1 深層岩石層的鑽性弱

    随着油井的開采深度增大,深部岩石層承受的阻力加倍變大,導緻縫隙與總體構架發生了變形,油井的深度延長均為1km,岩層的硬密度、磨損度以及抗擠壓的強度逐漸增強,緻使岩層的凝固密度變大,聯結非常緊密,鑿鑽度明顯變差,可鑽度偏低。例如新疆某區油井細砂岩的岩石研究表明,該地區的砂岩抗壓強度達到221MPa,遠遠超過了一般性質的PDC鑽頭鑽性,則極點為125MPa數據。由于油井的深度增大,導緻細砂岩的硬密度、磨損度以及抗擠壓的強度持續增長,緻使岩石凝結密度變大,聯結十分緊密,導緻鑽性顯著變差。

    1.2 深層油井恒定溫度偏高

    經API的數據說明,正常的溫度在2.73℃/100m。如果地表的溫度是200℃,則油井的恒溫是20+2.73x井深的長度。如果井深大于井5000米,則井下恒溫達到了國際規範的高溫标準範圍。由于溫度過高,使得深層鑽井提速存在一定的難度,容易帶來較大的損失。分析主要原因,井下溫度偏高,橡膠材料工具裝置受到高溫易老化,進而産生脫落的現象,導緻油井底部發生堵塞問題,極大降低機械鑽井的速度。

    1.3 鑽井容易偏斜

    鑽頭加壓帶來的問題,往往存在深層鑽井過程中。伴随井深的變大,易導緻鑽柱産生扭曲的情況。鑒于此,使得鑽井發生傾斜的效果,緻使鑽壓的傳遞性明顯變差。既增加了鑽井施工的難度,又極大降低了破岩的效率。另外,為了避免鑽井發生傾斜狀況,一般會選擇保守式輕壓吊打方法,因此機械鑽井的速度難以提高。

    1.4 貴州鑽水井複雜的地質環境

    大多數深層井,存在複雜的地質環境,,這樣不利于機械鑽井的提速。例如,在四川東部地區深層井開發中,常見有高海拔,或者陡峭的地質構造,導緻機械鑽井的速度偏低,油井的傾斜度偏高,有斷層現象,嚴重時出現鑽卡的問題。根據相關數據表明,該層含有多種礫石層,在采取牙輪鑽頭作業中,鑽頭容易彈起,加上在應用PDC鑽頭作業中,切削的損害程度嚴重,深層油井的岩性軟硬分布面積廣,進而難以選用合理的深井鑽頭類型,導緻機械鑽井的速度偏低。

    2 深層鑽井提速技術應用效果

    2.1 強化鑽井技術

    (1)高溫直螺杆的高效PDC鑽頭複合鑽井技術傳統的常溫直螺杆,具有耐高溫的特點,高達為1200℃。在高溫的深層鑽井過程中,工作時間隻需要10h,但在我國。一般耐高溫大于120℃的螺杆,便可叫作高溫螺杆。高溫直螺杆技術具有顯著的提速效果,運用原理在于建立在延長螺杆長度的基礎上,再延長使用的時間,并改良PDC的鑽頭技術破岩的總體效果。

    (2)渦輪鑽具與金剛石鑽頭的複合鑽井技術通過選擇渦輪複合鑽井技術,可以提高深層井鑽井的速度。該技術借助鑽井液來促動渦輪葉片,同時驅動鑽機來對岩石進行擊破。待排出一定量岩碎片之後,輸轉矩與速度能夠進行轉換,具有良好的耐高溫功能。在高溫深層井鑽井過程中,時長均達到900h。通常渦輪鑽具分成高速渦鑽鑽具,還有低速渦輪鑽具。前者的轉動速度很高,但是轉矩不大;後者的轉動速度不高,但是扭矩不小。分析不同的深層岩性,選用不同的漩渦鑽,并且配置不同的鑽頭,能夠有效提高深井鑽井的速度。

    (3)旋沖工具複合鑽井技術。該旋沖工具由電機與液壓錘構成,在具擊破岩石過程中,主要以旋轉岩石破壞與擊破岩石鑽井形式。在旋沖工具作業中,鑽孔和岩石容易影響高壓的沖擊效果,集中了牙齒和岩石的接觸力,使岩内部分子發生壓迫振動,進而導緻岩層疲勞被破壞。在連續擊破岩石過程中,位于油井底部的岩層面容易形成裂紋,并且逐步延伸,助于構建剪切與旋轉剪切碎岩石,進而強化石碎片效果。但是該技術針對硬脆性岩石,具有明顯的提速作用,但是不宜用在塑料性岩層。

    2.2 鑽頭優化的提速技術

    2.2.1 牙輪的鑽頭改良技術該技術涉及到切削齒形的形狀,還有牙齒的排列分布形式。通過加大受力部位,降低集中受力程度,改良耐沖擊的性能。針對切削齒的刀具材質與碳化鎢材質進行優化,來保證牙齒的抗磨性;經過改良排列分布式鑽石的測量,來增強測量齒的耐磨性;通過改良金屬密封軸承、軸承幾何形狀以及軸承的塗層等,來加強抗磨的性能;針對噴嘴的形狀加以改良,提高井底部的清潔能力等。

    2.2.2 PDC鑽頭改良技術

    在較強耐磨性的地層中,通過鑿取強勁的磨料來制成常見的PDC鑽頭。該鑽頭利用粘滑振動産生的複合片破裂,來迫使其快速破碎。在改良PDC鑽頭中,必須考量鑽頭具有耐磨性及耐沖擊力。通過有效改良來保證鑽頭作業的穩定性,采取緊湊式磨削阻力技術,剛體表面硬化處理技術以及複合片和基體貼合技術等。


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