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NOV Tektonic鉆頭平臺 量身定制 為你而來

NOV Tektonic鉆頭平臺 量身定制 為你而來

NOV推出的Tektonic系列鉆頭平臺融合了一系列創新的鉆頭設計技術成果,能夠從鉆頭設計開始為運營商定制鉆頭,每一個鉆頭都是量身定制的,能夠有效克服特定環境的困難,滿足特定需求,提高鉆井效率。

來自 | NOV
編譯 | 張玉亭

NOV于2016年1月發布了該公司研發的Tektonic?鉆頭平臺,該平臺能夠盡可能地提高鉆進速度(ROP)、鉆頭穩定性以及切削結構的耐用性,進而有效提高鉆頭/巖石界面的鉆進效率。

用于Tektonic鉆頭平臺開發的ReedHycalog?平臺融合了齒端鉆頭的幾何輪廓結構設計、加強型切削齒分布布局設計(采用優異的水力學設計)以及新一代的PDC鏡面切削齒技術等一系列創新技術成果,利用該平臺開發的鉆頭產品能夠有效提升嚴苛鉆井環境下的鉆井效率。在提供優異的區域工程支持服務的同時,NOV的區域設計工程師團隊還能夠利用該平臺提高鉆頭設計服務的效率,并可根據實際情況量身定制滿足特定應用需求的鉆頭產品。

核心技術

1.新一代鏡面加工切削齒—Reflektor切削齒具有圓滑的表面,能夠有效降低鉆頭泥包風險,提高鉆進速度。
2.增加了沿鉆頭冠部分布的切削結構剖面長度,能夠有效提高鉆屑的清除效率,降低了破碎巖石的能量需求。
3.優化了螺旋布齒帶,能夠有效降低切削齒與巖石之間相互作用產生的局部圍壓。螺旋角保持在最低水平以最大限度地緩解螺旋結構設計中常見的水力損失問題。
4.NOV的動態旋轉鉆頭模擬專利軟件能夠精確模擬偏心鉆頭在井底的運動特征,從而對切削齒載荷、工作效率以及磨損特征進行分析優化。
5.NOV在流體流動模擬方面取得了顯著進展,能夠實現對切削齒面的流體剪切應力、橫向流動狀態以及巖屑量的模擬檢測,進而能夠對新鉆頭設計方案的巖屑清除效率和冷卻性能進行量化評估和優化。

ReedHycalog平臺可以提供量身定制的Tektonic鉆頭產品服務,以滿足特定的應用需求。工程師可根據現場實際情況調整鉆頭金剛石和基質的化學成分,對鉆頭的耐溫性、抗磨性以及抗沖擊性進行優化提升。與常規未經過拋光處理的PDC切削齒相比,Reflektor切削齒前緣經過拋光處理,能夠有效降低鉆頭與地層巖石之間產生的摩阻,從而能夠有效提高鉆進速度并降低機械比能。這一效果已在現場應用中得到了證實,并在不同巖石類型的實際地層中進行了量化分析。

目前,Tektonic標準鉆頭設計流程已經引入了經過改進后的數值分析工具和程序,從而進一步提高了針對特定產品需求進行設計的能力,能夠針對多種非對稱旋轉的工況(包括使用彎曲殼體定向鉆井馬達以及旋轉導向鉆井工具系統進行鉆進的工況)開展切削齒與巖石的相互作用的力學模擬分析,可根據不同的驅動系統和井下工具幾何形狀,對切削齒上的應力分布、鉆頭磨損情況以及鉆頭與復雜幾何形狀井眼之間的相互作用等進行優化調整,從而為用戶提供不同的切削結構設計方案。

此外,改進后的數值分析軟件采用了新的計算流體動力學理論,并通過了加壓鉆井試驗的驗證,在不過度磨損鉆頭體的情況下,即可優化調整切削結構的清洗和冷卻效果。

研發團隊經過多年努力終于在初期的鉆頭實驗中取得了令人鼓舞的研究結果,取得初步成功之后,研發團隊又針對現場情況對多種鉆頭設計方案進行了最終的現場測試。測試鉆頭在不同國家和地區(包括美國、阿曼、伊拉克和中國)的多種不同地層中(包括頁巖地層、灰巖地層以及多巖性交互地層)進行了應用并取得了成功,所有測試鉆頭的性能都超過了競爭對手的同類產品,鉆進速度比常規鉆頭的平均鉆進速度提高了24%~108%。

總結認為,對計算機輔助模擬分析技術、PDC切削齒選擇技術、室內測試以及現場測試等多種技術手段的綜合協調應用是取得上述成功的關鍵因素。上述高性能鉆頭在未來的應用中具備為作業者進一步降低鉆井成本的潛力。

案例分析Ⅰ:中東

自NOV推出Tektonic系列鉆頭產品服務之后,中東地區的作業者使用Tektonic平臺取得了一系列ROP記錄。

2016年第一季度,中東地區某運營商使用了配備16mm直徑Reflektor切削齒的六刀翼TK66 Tektonic剛體鉆頭,進行了12-1/4”井段的鉆進作業。該鉆頭一趟成功鉆過了2480m厚的復雜地層(包含了極具挑戰性的灰巖、白云巖、泥頁巖以及高研磨性的砂巖層段),性能遠遠超過了之前已成為該層段鉆進作業標配的胎體鉆頭。同時,該鉆頭還創造了該層段23.4m/h的現場作業記錄,比平均鉆速提高了63%。

2015年第四季度,中東地區某運營商使用12-1/4”的TK59 Tektonic鉆頭鉆進某個極其敏感的地層,成功完成了垂直井段的鉆進作業,到達靶點深度,與競爭對手在類似巖性地層中的作業效果相比,Tektonic鉆頭的單趟鉆井進尺提高了13%,鉆進速度提高了53%。

2015年第四季度,中東地區某運營商使用配備16mm直徑Reflektor切削齒的六刀翼TK66 Tektonic胎體鉆頭鉆進了8-3/8”井段,利用單個鉆頭以11.5m/h的鉆進速度鉆過了1397m的地層,成功鉆達完鉆井深,鉆進速度與之前的最高紀錄相比提高了11%,作業效果評級為1-1-WT-A-X-I-NO-TD。

Tektonic鉆頭在中東地區一些極具挑戰性的地層鉆進過程中取得了不錯的應用效果,能夠幫助作業者在提高鉆井效率的同時降低鉆井成本。

案例分析Ⅱ:美國Delaware盆地

Tektonic TK76鉆頭最近在新墨西哥州萊亞郡協助創造了兩項作業記錄,幫助作業者在Delaware盆地創造了7000f長、9.875”井段地層的最快鉆進記錄。

2016年第二季度,該地區某運營商使用一個配備Permian系列切削齒的TK76鉆頭完成了萊亞郡一口井直井段的鉆進作業,該鉆頭用時43.5h鉆過了長度為7731ft的地層,平均鉆進速度達到了177.7ft/h(54.2m/h),比該地區平均鉆進速度提高了97%。

2016年第三季度,該地區某作業者使用相同鉆頭用時37.5h鉆過了長度為7032ft的地層,平均鉆速達到了187.5ft/h(57.2m/h),創造了Delaware盆地7000ft進尺以上的單趟最快鉆速記錄,比該地區平均鉆進速度提高了104%,與前十名作業服務公司相比,鉆進速度提高了32%。

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白礬
石油圈認證作者
畢業于中國石油大學(華東),油氣井工程碩士,長期聚焦國內外石油行業前沿技術裝備信息,具有數十萬字技術文獻翻譯經驗。
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