logo
專注油氣領域
與獨立思考者同行

新設計解決老問題 鉆井效率大幅提升

775388-x1

鉆頭是影響鉆井作業效率的關鍵,其本身的切削齒分布、結構等都會對其實際應用產生較大影響。

來自丨E&P
編譯丨Demons?大安

牙輪鉆頭是一種常用鉆頭,經過了長期的實際應用,自從20世紀早期投入使用以來,歷經多次改進,持續地滿足了不同地層的鉆進需求,幫助鉆井工藝不斷取得新突破。鉆頭采用錐形牙輪,牙輪周邊鑲嵌尖狀切削齒,隨著鉆桿的旋轉在井底旋轉前進,持續破碎巖層,并通過流體噴嘴將巖屑清除。

20世紀50年代早期,隨著碳化鎢鑲齒工藝的發展,鉆頭技術取得了突破性進展,一種更加耐磨的切削結構應運而生,它尤其適合于堅硬地層的鉆井作業。通常碳化鎢鑲齒鉆頭在幾個同心齒排上安裝切削齒,在鉆進過程中,每排齒向外形成同心環,但是由于相鄰齒排之間的嚙合或重疊,切削齒會在鉆進中形成巖石脊峰,使鉆頭又重新回到追蹤進入排齒之間的溝槽或孔洞中。這種鉆頭追蹤現象降低了鉆頭井底覆蓋面積,對鑲齒增加了額外應力,常常會加劇鑲齒磨損,導致機械鉆速降低,延長鉆井時間。

隨著數字模擬和模型技術的進步,斯倫貝謝子公司Smith Bits設計了Xplorer Helix螺旋碳化鎢鑲齒結構鉆頭。該鉆頭可以解決上述問題,滿足作業者不斷提高鉆頭性能和油田經濟效益的需求。2017年11月,作為Xplorer高級牙輪鉆頭組合的一部分研究內容,Smith Bits公司采用獨特的設計理念,將鑲齒以交錯、螺旋式布置于鉆頭上,使得機械鉆速在某些條件下提高20%到50%以上。

交錯布置使更多的切削齒與地層巖石接觸,提高了鉆頭井底覆蓋面積和巖石破碎效率,同時以螺旋方式布齒,避免了鉆頭追蹤問題,防止切削齒磨損,這種耐磨的螺旋碳化鎢鑲齒結構尤其適合大位移井鉆進作業。

數字平臺促進鉆頭開發

螺旋碳化鎢鑲齒結構開發18個月來,Smith Bits進行了IDEAS集成動態設計/分析平臺以及完全鉆井模擬,其中IDEAS采用包括時間在內的四維模擬程序模擬整個鉆柱和井身結構,確保得到鉆頭切削面的精確模型。通過機械分析和模擬程序,在虛擬環境下實時展現鉆頭和地層的相互磨銑過程。目前該模型已通過多次理論計算、有限元分析軟件和室內全尺寸鉆井實驗驗證。

鉆頭開發中,首先設計的是基準鉆頭和鉆進目標參數,包括鉆頭耐磨性、振動、導向能力和機械鉆速。通過初次模擬程序確定鉆頭基準性能后,再結合螺旋鑲齒布置結構和其他不同的鉆頭參數來調整基準鉆頭設計,之后再次模擬調整后的鉆頭性能,通過測量機械鉆速或鉆井速度來證實新鉆頭的性能。通過這種方式,新鉆頭的機械鉆速可以提高15%到20%,由于模擬過程非常準確,工程師們可以直接將該鉆頭用于現場鉆井作業中,確保首次應用中就會提高鉆進性能,減少昂貴的現場試驗。

碳化鎢鑲齒牙輪鉆頭適用于任何類型的鉆井作業,已在全球范圍內各種地層中廣泛際應用,包括美國東北部地區。目前,世界范圍內大約有20%的鉆井作業采用該鉆頭,而在中東堅硬碳酸鹽巖地層鉆進中,超過40%的鉆頭為碳化鎢鑲齒牙輪鉆頭。

機械鉆速提高

科威特石油公司在1372米軟硬交互地層鉆進中,為高級牙輪鉆頭配置了螺旋碳化鎢鑲齒結構,有效提高了機械鉆速。而以往使用的鉆頭都會在該地層中磨損、發生故障,本次作業的目的就是在不影響井眼質量和鉆頭鋒利度、切削結構前提下,提高機械鉆速。

井筒為尺寸28in的垂直井,目標井段量深152 -1524m,鉆遇地層包括灰巖、白云巖、硬石膏和頁巖的軟硬交互層。在最初采用常規碳化鎢切削結構鉆進時,發現地層無側限抗壓強度達到6000-24000psi,對鉆頭形成沖擊,磨碎切削結構,導致機械鉆速降低。

為保證切削結構的鋒利以及鉆頭密封、承壓能力,科威特石油公司采用了螺旋碳化鎢鑲齒結構,在之后的鉆進中避免了上述問題,并能一次鉆至總深度。

螺旋碳化鎢鑲齒結構為鉆井作業設定了新標準,在相同鉆井作業中,其機械鉆速要比目前最快的鉆頭鉆速提高107%,節省鉆井時間4天。此外,現場證實,鉆頭起出后仍保持較好的鋒利程度。

在中東三個油田的鉆井作業中,螺旋碳化鎢鑲齒結構鉆頭要比常規鉆頭機械鉆速分別提高70%、37.5%和51.8%。

在中東三個油田的鉆井作業中,螺旋碳化鎢鑲齒結構鉆頭要比常規鉆頭機械鉆速分別提高70%、37.5%和51.8%。

在中東另外一次應用中,作業者在三個軟灰巖層油田鉆進中采用螺旋碳化鎢鑲齒結構的牙輪鉆頭,提高了平均機械鉆速。作業目標井為多分支井,量深為450-1200m,層段內存在頁巖與灰巖的交互層,地層無側限抗壓強度為4000-8000psi。

為了應對難鉆地層并獲得較高的機械鉆速,開發商和Smith Bits決定選用6-1/8in的高級螺旋碳化鎢鑲齒結構牙輪鉆頭。相比常規鉆頭,新型鉆頭的機械鉆速在三個油田中分別提高了70%、37.5%和51.8%,大大降低鉆井時間。

您也有讓人撓頭的難題需要解決,或是優質技術想要找應用市場嗎?如果有的話,歡迎聯系小編微信或郵箱,也許能找到一劑良藥。

二丫:131-3255-0596;zhanglingyu@cnoocraiborn.com

For English, Please click here (展開/收縮)

未經允許,不得轉載本站任何文章:

av无码毛片久久精品白丝,国产成本人h动漫无码欧洲,成人无码影片精品久久久,亚洲一区无码精品网站性色