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井下动力钻具的现状与发展

发表时间: 2022-04-11 15:42:03

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井下动力钻具,是进行油气开采的主要设备与工具。国内日益剧增的油气需求量,推动井下动力钻具的技术革新与发展。它能够把钻井液的能量通过动力转化,变化成钻井破岩动力,提高机械转动速度,从而让钻头达到高速旋转。

井下动力钻具,是进行油气开采的主要设备与工具。国内日益剧增的油气需求量,推动井下动力钻具的技术革新与发展。它能够把钻井液的能量通过动力转化,变化成钻井破岩动力,提高机械转动速度,从而让钻头达到高速旋转。近几年,我国的油气钻井新技术得到不断的完善和发展,由于定向井、水平井、多分支井的不断推广,进一步推动了井下动力钻具的不断完善和更新。目前,井下动力钻具已经广泛使用在了地质钻探、煤田和油气钻探领域。过去几十年的发展,使得井下动力钻具已经形成了螺杆钻具、叶片式涡轮钻具和电动钻具三种主要的产品类型。但是随着科技进步和油气开采逐渐向非常规油气井、深井、深海进行转移,对井下动力钻具在设备使用寿命、工作条件、钻速、可控性、可靠性等方面都有了新的要求。并且,我国目前的油气钻井成本较高、工程周期长、钻井的机械转速较低,整个工作的效率较低下,尤其是在一些深储层、超深储层、高温高压、高地应力的环境下,井下动力钻具将对钻井效率起到决定性的作用。
本文将总结目前存在的三种主要井下动力钻具(螺杆钻具、叶片式涡轮钻具和电动钻具),并针对当前非常规油气藏的开发开采趋势,指出当前井下动力钻具的发展方向。
一 井下动力钻具的主要种类
目前广泛使用的井下动力钻具主要有三种类型:螺杆钻具、叶片式涡轮钻具和电动钻具。随着技术进步与发展,这些钻具在结构上、材料上都有不同程度的改善,但是动力原理都没有发生革命性的变化。下文将分别介绍三种钻具及其优缺点。
(一)螺杆钻具
在我国,螺杆钻具的发展非常完善,品种规格齐全,能够满足定向井、侧钻井的工艺需要。螺杆钻具的优点在于钻速低、扭矩大、过载能力强、结构简单、维修方便等特点,在钻井工作中易于操作,在现场工作中使用广泛。但是,螺杆钻具对钻井液性质有较高的要求(对油基钻井液十分敏感、不能在密度的钻井液中工作)。
常见的的螺杆钻具包括了:美国迪纳钻具、美国纳维螺杆钻具。我国在引进的迪纳钻具和维纳钻具技术的基础上,研发成功了多头螺杆、铰接螺杆、中空螺杆和小径螺杆等多种类型的螺杆钻具。
在美国,螺杆钻具已经成为了定向井钻井中的标准化和专用工具,已经能够承担大部分的定向井钻井任务,完成水平井的定向造斜和水平井段工作。
(二)叶片式涡轮钻具
与螺杆钻具相比,涡轮钻具具有钻速高、扭矩大的特点、没有横向振动、能够在高温高压环境中工作,适合于深井作业,并且它对钻井液的要求有所放宽,能够在油基钻井液、高密度钻井液中工作。但是,叶片式涡轮钻具的长度较大、安装过程较为复杂,给钻井操作带来不便。
法国目前是涡轮钻具中的代表,它以钻头研发为依托,借助涡轮钻具钻速高、扭矩大的优势,在很多难以下钻的地层取得了钻采突破。当前涡轮钻具包括了:法国的 Neyfor 涡轮钻具、法国 Turboservice 的TT 型涡轮钻具等。我国也在多次的技术攻关之后,研发出了195 型深井和定向井涡轮钻具、国产的用于取芯的涡轮钻具。
(三)电动钻具
在我国的油气钻井中,使用电动钻具尚属空白。国外目前采用的主要是直流电动钻具。它具有可调速、过载能力强、通讯容量大、可控性强、耐高温高压的特点。能够适用于定向井、丛式井、大斜度井、水平井等类型的钻井工作,适用范围广。但是由于动力消耗过大,因而随着涡轮钻具的发展,而逐渐被淘汰。
综上,三种类型的井下动力钻具各有优缺点,对比分析如下表1 所示。一般来说,涡轮钻具能够在深井、长井、深直井、高温井段、高压井段中使用,而螺杆钻具则广泛使用在定向井和丛式井的造斜任务较重。电动钻具在我国使用不多。井下动力钻具的改良,一般集中在如下几个方面:钻具的控制能力、井下作业的可靠性、工作寿命的提高、操作便捷性、环境适应能力(适应高温、高压、高密度钻井液等)等。

井下动力钻具的现状与发展
井下动力钻具,是进行油气开采的主要设备与工具。国内日益剧增的油气需求量,推动井下动力钻具的技术革新与发展。它能够把钻井液的能量通过动力转化,变化成钻井破岩动力,提高机械转动速度,从而让钻头达到高速旋转。
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