引人注目的钻井技术.docx

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引人注目的钻井技术

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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