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鉆頭技術與鉆井活動同步發展

TIME:2014/4/22 9:59:15

  鉆頭技術與鉆井活動同步發展

  新型旋轉導向裝置

  近來人們越來越重視對可用于旋轉導向鉆井系統(RSS)的鉆頭的研究,這類鉆頭使得設計更為復雜的井眼形狀成為可能,包括以前采用常規鉆井方法無法有效鉆進的水平井和大位移井。

  這種系統分為兩類,一類可稱做“推靠鉆頭(push-the-bit)”型,另一類為“擺動鉆頭(point-the-bit)”型。無論選擇哪種類型,鉆頭的選擇都必須與RSS系統和地層相匹配,從而確保最基本的三個鉆井因素:鉆井效率、可導向性以及穩定性。而保證了這些參數,就能使定向控制、井眼質量以及振動情況達到最佳。

  重點關注硬巖地層

  在硬地層中,PDC齒的沖擊損壞、熱損壞以及研磨性磨損都會局限其使用性能。通常人們認為硬巖地層中含有抗壓強度很高的巖石,但事實上,硬地層只是難于鉆進的巖石和地層。由于鉆井作業商會花費多達占預算80%的費用用于硬巖鉆井進尺,而這類進尺只占總鉆井進尺的20%,所以對鉆頭的正確選型非常關鍵。

  過去由于PDC鉆頭不能有效克服硬巖地層中的各種破壞力,所以牙輪鉆頭一直主導著硬巖鉆井市場。而現在,PDC鉆頭以其新技術的不斷發展,已經在硬地層的鉆井中日益取代牙輪鉆頭。

  套管鉆井鉆頭

  套管鉆頭有助于減小在下套管和襯管作業過程中的內在風險。無論是在一次性操作過程中還是在以常規方法鉆完井眼以后,通過將襯管和套管向下鉆過問題區段,即可以有效地控制諸如井眼不穩定、井漏、是否能將套管下到總深以及有效鉆入問題區段等挑戰。在這類鉆頭上布以全PDC切削結構,可解決以前不能實現的在硬地層中鉆進或擴眼以及鉆更長井段的需求。

  休斯?克里斯坦森公司提供了這種套管鉆頭裝置。該公司的EZCase裝置包括一個特殊的合金冠部,在冠部配備全PDC切削結構,能夠一次下井完成鉆進和下套管,縮短了非鉆進時間并降低了在有問題井眼中不能將套管或襯管下到井底總深的風險。使用這種新型鉆井裝置還能在有嚴重漏失或不穩定的地層中成功完井,包括在壓裂碎石帶、循環液漏失區域、衰竭油氣藏區和有地下井噴的區域。另外,PDC鉆頭能鉆過EZCase裝置,因此無須額外的磨銑作業。

  欠平衡鉆井鉆頭

  瓦瑞爾國際公司最近推出一種新型滑動軸承鉆頭,能滿足特殊設計的欠平衡鉆井鉆頭的需要,如采用空氣、水混合霧或泡沫作為循環介質。

  這種空氣噴射滑動軸承鉆頭采用碳化鎢鑲齒切削結構,專門為有效鉆進地層、徹底清洗井眼和以最經濟的方式進行鉆井而設計,從而使鉆頭能夠在欠平衡鉆井條件下獲得高機械鉆速并同時減小滑動運動和鉆頭磨損。

  該鉆頭的一個重要特征是其掌尖繞鉆頭密封區域的特殊邊緣形狀能夠防止頁巖聚集并延長軸承壽命。為了保護密封,在鉆頭上采用了一種專有的硬質金屬敷焊到掌尖邊緣和鉆頭牙掌的前導邊緣區域。同時,在掌尖上鑲硬質合金齒也能延長鉆頭壽命。


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