引人注目的钻井技术.docx
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引人注目的钻井技术
引人注目的钻井技术
引人注目的钻井技术
混合钻头技术
贝克休斯的混合钻井技术提供了牙轮钻头与PDC钻头的合并式钻头,由于融合了PDC钻头优越的切削特性和连续的刮擦优势,以及牙轮钻头的高强度压碎特性,降低了钻头成本,这种钻头提供了一个更低的和更加一致的钻井扭矩、良好的力度变化和方向控制,提高了钻头的耐用性和稳定性,以及更低的扭力摆动。
/每小时(3米/每小时)很低的机械钻速才能仅仅打600英尺(183米)到800英尺(244米)的深度;使用PDC钻头,尽管总体采用了很高的扭矩和扭矩变化,每只钻头甚至平均仅获得了150英尺(46米)到200英尺(61米)较低的进尺,由于粘滑,同时增加了钻头过早损坏的可能。
石油公司选用了混合钻头,相比之前使用的牙轮钻头,机械钻速大获提高,并且大大地超越了PDC钻头的切削效率。
在这种高夹层区块,混合钻头的性能表现超出预期,由于在一个更为有效的钻井环境下取得了更加平稳的切削效果,机械钻速和钻井进尺得到了提高,石油公司平均节约钻井周期25天,每英尺进尺成本节约了40%,由于节约了可观的资金和钻井周期,石油公司可以每年在这个棘手的区块增加打井的数量。
混合钻头技术找到了新的土壤
在过去的100多年里,许多技术已对钻井工业产生了重大影响,旋转钻机、滚动钻头、顶驱钻井和PDC钻头都是一些革命性技术,它们已经改变了石油公司的钻井方式,本着同样的精神,通过引入一种策略变化的钻头,贝克休斯公司的混合钻头代表了一个技术创新的产物。
图3:
混合钻头遵循了PDC钻头产生的机械钻速和表面扭矩的规律,如图中表明的那样,总体上说PDC钻头产生了很高的扭矩强度和很大的扭矩波动,很快在PDC钻头之后,混合钻头紧接着表现出更低的和更加一致的扭矩,出现了一个在更高机械钻速下的更加平稳的钻进(视图解释来自于贝克休斯公司)
由于石油公司对油藏的探索更加困难,很费精力,钻至这些油藏甚至变得更具有挑战,例如:
对于复杂井的剖面构造,硬的和带夹层的地层、钻机和设备的局限增大了缩短钻进作业的可能性,致使昂贵的钻井工具过早损坏,最终减少了石油公司的盈利,而PDC钻头的表现已获得了大大改善,但它仍受限于动力无效的困扰,包括更高的扭矩波动和所产生的综合的扭矩强度;同样,牙轮钻头技术的提高能使机械钻速和总体进尺得到改善,但由于牙轮钻头本身技术的限制,会造成钻头的连续重压。
新钻头的设计
混合钻头技术是一项创新的模范式变化,牙轮钻头与PDC钻头合并为一个单只钻头,其结果是一项开发了两种钻头最佳特性的技术设计,搭建了两种钻头缺陷的桥梁,由于融合了PDC钻头优越的切削特性和连续的刮擦特性,以及牙轮钻头高强度的岩石压碎特性,这种可修里的钻头已被证明在钻夹层地层有着很高的生命力,平稳的钻进操作和良好的工具面控制,实验室试验和现场表现证明,这种技术的结合取得了成效,与PDC钻头相比较,使用混合钻头得出以下结论:
●更低和更加一致的钻进扭矩;
●更好的动力性能和方向控制;
●提高钻头在钻夹层地层的耐用性和可靠性;
●更低的扭力摆动和粘滑;
与传统的牙轮钻头相比较,得出以下结论:
●提高潜在的机械钻速;
●降低了牙轮轴震动和牙轮跳动;
●更低的钻压要求;
在美国121/4”钻头的现场应用得出了答案,经过顾客与贝克休斯团队的合作努力,单只钻头持续打了200%以上的钻井进尺,钻井速度提高了62%以上,缩短了标准钻井时间。
在全球范围奇迹正在发生;混合钻头技术已在6个国家获得了90多次的现场应用,打了100000多英尺(30480米)进尺,最近在巴西的现场应用中,钻井速度提高了90%,顶替了3只牙轮钻头,多打了20%的补偿井,目前,121/4”的钻头很有效,其它规格的钻头应用将在2011年进行。
图4:
混合钻头平均替代了8-10只牙轮钻头,平均缩短钻井时间25天。
在俄克拉荷马州西部获得了积极成效
简单地说,就是要实现在钻井作业中更大程度地加快钻井速度这一目标,石油公司主要的驱动力就是要减少每口井的作业天数,增加每年打井的数量,因此,为了实现更高效的钻井作业,技术的追求是无止境的。
斯普林格(Springer)深井是美国中部最昂贵的井,平均总深度达22000英尺(6706米),平均钻井周期需要160到180天,由于当时的经济状况,石油公司要求贝克休斯公司提出一项有效缩短钻井周期、针对得梅因(DesMoines)地层剖面穿过阿托卡(Atoka)页岩的钻井方案,钻井井段从10800英尺到16500英尺(3292米到5029米)。
相关数据证明,这部分具有极高夹层的地层通常需要82天才能钻完这个总深度,在此期间,平均需要消耗8到10只牙轮钻头,每只钻头平均机械钻速9至11英尺/每小时(2.7至3.4米/每小时),每只钻头钻进大约600至800英尺(183至244米)深,同样,当使用PDC钻头时,地层的夹层(夹层的机械强度为5至20ksi(1KSI=1千磅/平方英寸))产生了很高的扭矩强度和扭矩波动,进而产生了平均150至200英尺(46至61米)更低的进尺效率,由于粘滑,增加了钻头过早损坏的可能。
由于这些原因,作为一项专门针对这类麻烦地层的技术应用,引进了混合钻头,在此情况下,期望混合钻头能提供比牙轮钻头更高的机械钻速,更平稳的钻进,以及比传统的PDC钻头更高的切削效能。
对于这部分夹层层段,混合钻头获得了比牙轮钻头和PDC钻头两者更高的机械钻速和钻井进尺,混合钻头技术创造了一项更为有效的钻井环境,使得钻头的切削性能更为稳定,最终获得了可观的成本节约,平均节约钻井周期25天,每英尺进尺成本节约了40%。
中国石油渤海钻探第三钻井工程公司:
李智鹏