寶石機械推出21項鉆采利器

1、寶石機械推出21項鉆采利器作者： 發(fā)布時間：2010-12-14 10:14:00 多年來，中國石油寶雞石油機械有限責任公司以“為顧客提供創(chuàng)造卓越價值的石油鉆采裝備”為使命，堅持以科技創(chuàng)新為先導，采取自主研發(fā)為主、產學研聯(lián)合開發(fā)的模式，成功研制了一大批高端石油鉆采裝備。最近，在由中國石油集團公司裝備制造分公司、中國石油和石油化工設備工業(yè)協(xié)會主辦的寶石機械公司新產品發(fā)布會上，共發(fā)布21項新產品。此次本刊特別介紹的14項新產品，涉及陸上、水上、水下三大鉆采業(yè)務集群，是該公司近兩年來研發(fā)成果的集中展示。2000米斜井鉆機該產品是國內領先的交流變頻電驅動斜直井鉆機，其整體技術水平與國外同類產品相當，國

2、內領先。該鉆機應用了多項創(chuàng)新技術，僅用兩人可以操作。機械手鉆具排出機構、井架雙出桿伸縮油缸、卷筒式鉆具加壓裝置、鉆桿套管一體化液壓大鉗、斜井防噴器吊移裝置等均為國內首創(chuàng)，適應現(xiàn)場運輸和快速搬家的要求。其技術特點是：采用模塊化設計，搬家移運方便，主要部件集成在半掛車上，半拖掛模式運輸；撬裝模式底座，臥倒后整體運輸；K型兩節(jié)伸縮井架，平行四邊形底座，井架及底座均利用油缸完成連續(xù)起升，起放快速方便；液控機械手、液壓大鉗、氣動卡瓦、液壓排管架等機械化工具，使鉆具從排放、遞送到連接的整個過程實現(xiàn)機械化控制，革新了常規(guī)鉆具處理模式；鉆具加壓裝置和防噴器吊移裝置等設備適應斜井作業(yè)的特殊要求；正副司鉆控制模式

3、，實現(xiàn)對鉆機的全面監(jiān)控；頂驅與游車采用一體化設計，結構緊湊；PLC系統(tǒng)控制機械手作業(yè)，起放過程實現(xiàn)編程控制、實現(xiàn)夾持鉆具的快速對中及起放的安全鎖；絞車、泥漿泵、頂驅采用一檔無級調速，全數(shù)字化交流變頻技術，實現(xiàn)了鉆機的智能化控制。3000米車裝鉆機3000米車裝鉆機滿足了目前鉆井作業(yè)自動化發(fā)展要求。整車符合汽車公告要求。該產品的技術特點有：主機動力采用性能可靠的卡特皮勒柴油機和艾利遜變速箱；與國內傳統(tǒng)產品相比，并車傳動箱、角箱、轉盤驅動均為加強型設計，提高了產品的可靠性；適合車載的雙滾筒絞車，主剎車為帶式剎車，輔助剎車為推盤式水冷剎車。用戶也可選擇不配撈砂滾筒，主滾筒剎車可選配液壓盤剎；井架為經

4、優(yōu)化設計的兩節(jié)伸縮式結構；鉆臺采用旋升式結構，也可選配伸縮式結構；專業(yè)廠生產的重型運載車更適合油田作業(yè)工況。5000米拖掛鉆機最近，首臺5000米沙漠運移拖掛鉆機出口中東。5000米拖掛鉆機的技術特點包括：井架、底座整體直立移運，輪軸總成可旋轉90度，滿足鉆機縱向和橫向移動；井架、底座整體直立移運時，設計有傾斜測量儀，用于顯示移運過程中的傾斜角度和超過設定值時的報警；井架可帶天車、游車、鉆井鋼絲繩、頂驅動裝置等整體移運，節(jié)省了拆裝時間；兩臺F-1600鉆井泵組、電纜橋架等為整體輪式移運；動力系統(tǒng)4臺機組及氣源房與15立方米日用油罐為整體移運，2棟VFD房整體移運；所有移運系統(tǒng)用輪軸總成全部通用

5、，增強了輪軸總成的通用性和安全性；司鉆房設整體正壓送風系統(tǒng)；底座采用油缸起升；鉆機設零排放系統(tǒng)；鉆機主機移運采用剛性平衡四輪拖座。F1-800輕型泵針對輕型、簡約化作業(yè)要求，寶石機械優(yōu)化設計研制了F1-800鉆井泵和F1-1600鉆井泵兩類產品。F1-800鉆井泵既可代替常規(guī)泵滿足陸地鉆井、修井作業(yè)需要，又能在嚴格控制體積與重量化指標的場合發(fā)揮特殊優(yōu)勢。如海洋鉆井及修井、沼澤地帶鉆井等。F1-800泵整機重量為11536千克，比F-800常規(guī)泵減重約3300千克，減重率達22.12%。 其技術特點是：鍛、鑄件組裝式曲軸運行平穩(wěn)；“非壓蓋式”主軸承具有更好的結構強度和剛性，提高齒輪嚙合精度，改善

6、主軸承螺栓的受力狀況；采用外置式電動潤滑油泵和新型濾油器，確保在濾芯堵塞又不能停泵的情況下，軸承、運動摩擦等各潤滑點處于良好的潤滑狀態(tài)。F1-1600輕型泵F1-1600鉆井泵可滿足F1-800鉆井泵所適用的全部工況環(huán)境，如海洋鉆井及修井、沼澤地帶鉆井等。F1-1600泵整機重量為20709千克，比F-1600常規(guī)泵減重約5200千克，減重率達20.22%。其技術特點是：鍛、鑄件組裝式曲軸運行更加平穩(wěn)；“非壓蓋式”主軸承具有更好的結構強度和剛性，提高了齒輪嚙合精度，改善了主軸承螺栓的受力狀況；采用外置式電動潤滑油泵和新型濾油器，可確保在濾芯堵塞又不能停泵的情況下，軸承、運動摩擦等各潤滑點處于良

7、好的潤滑狀態(tài)；組裝式活塞桿結構，在不拆卸缸套的前提下可快速更換活塞，可提高勞動效率，減輕操作工作量。4000米低溫鉆機目前寶石機械公司為俄羅斯用戶提供的3臺4000米低溫鉆機，結構新穎、性能先進，完全滿足4000米石油及天然氣井的勘探和開發(fā)需要，符合俄羅斯Gost國家標準。該類型鉆機采用先進的交流變頻技術，鉆機井架、底座采用雙升式結構，利用油缸進行井架、底座起升。該鉆機共有17個半拖掛移運單元，可實現(xiàn)24小時內完成叢式井的井間搬遷。 最大的亮點是，鉆機可以在-4545溫度范圍內可正常工作，在-6045溫度范圍內可滿足存儲要求。由于采用了先進的熱空氣加熱技術，可使鉆機保溫棚內工作區(qū)域溫度達到51

8、0。此外，采用蒸汽加熱技術對立根盒、泥漿罐及泥漿泵組進行加熱，完全滿足極地地區(qū)低溫鉆井工藝要求。QDP-3000五缸鉆井泵該產品功率大、體積小，重量輕，特別適合在海洋鉆井平臺中使用。技術方面，在統(tǒng)一缸套規(guī)格下，允許以遠高于額定值的沖數(shù)運行，其流量調節(jié)范圍寬，大大減少了更換缸套（活塞）的次數(shù)；連桿大頭采用剖分式圓柱子軸承，可在不拆除曲軸的情況下更換連桿大小頭軸承，十字頭導板等；十字頭與中間拉桿之間采用球鉸頭連接，從根本上解決了缸套與活塞的偏磨問題；新型“J”型泵頭，體積小、重量輕、吸入性能好，更換閥總成方便；減速機構外置，電機頂置，既提高了效率和精度，又節(jié)省了空間。 永磁電機驅動鉆井泵組寶石機械

9、用兩三年時間推出了該泵組，由于設計新穎，配備交流同步低速大扭矩永磁電機，使之高效節(jié)能。該泵組結構簡單，永磁電機直接安裝在鉆井泵的輸入軸軸頭上 ，省去了傳動環(huán)節(jié)，維修故障點少；泵組體積小，重量輕，尤其適合對重量有較高的場合。TZG-130鐵鉆工鐵鉆工是一種進行鉆桿、鉆鋌接頭和沖扣的井口機械化工具。該型號鐵鉆工，上扣扭矩可遙控、精確調節(jié)；程序控制，操作簡便，一次“點擊”即可完成鉆桿接頭、鉆鋌的上扣或卸扣作業(yè)；也可使用應急工況按鈕，完成上扣或卸扣作業(yè)，能夠遠距離遙控“鐵鉆工”工作，操作人員可以遠離井口危險區(qū)域；可編程定位“鐵鉆工”到井口、鼠洞的多個位置；與國內外同類產品相比，沖扣和旋扣扭矩大；可方便

10、地在270°范圍內旋轉，便于需要時讓出鉆臺空間。BYJ18-21/35不壓井作業(yè)機技術方面，該產品采用環(huán)形防噴器球形膠芯或筒狀膠芯動、靜態(tài)工作密封技術,密封膠芯配有儲能器伺服機構，工作中振動小，膠芯磨損少，使用壽命長；采用了舉升油缸上升快、下行慢的差動回路控制技術；采用了快速更換閘板的專用防噴器。與國外同類型作業(yè)機相比，增加了管柱滑道、液壓調平支架和液壓伸縮桅桿（淺井時可獨立完成作業(yè)），功能更加齊全。壓實股鉆井鋼絲繩壓實股鉆井鋼絲繩外層采用壓實股，中心為鋼芯繩。壓實股為面接觸股，由壓實股組成的鋼絲繩為面接觸鋼絲繩，是鋼絲繩發(fā)展的更高階段。與普通鉆井鋼絲繩相比，壓實股鉆井鋼絲繩的抗磨損

11、性能提高了2倍以上，抗疲勞性能提高了1.52倍，安全系數(shù)提高了15%20%。10000米測井車10000米（12.7mm)測井車是新一代高檔次測井車。主要用于井深10000米（12.7mm)以內的測井、試井、隨鉆測井等作業(yè)。 其技術特點包括：大容量高強度防磁鋼滾筒。防磁鋼滾筒是絞車的重要部件，其上纏繞有10000多米的通電電纜，作業(yè)時周圍形成一個較大的磁場。因此，絞車滾筒必須有很好的抗磁化性能，方可保證測井儀器正常工作。由于增設了外置控制模塊，一旦電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可應用外置控制模塊實現(xiàn)測井作業(yè)，有效保護井下電纜及儀器。可實現(xiàn)超低速大范圍的作業(yè)速度。實現(xiàn)了大范圍速度控制、超低速測井，速度范

12、圍達20m/h8000m/h，且可靠性高，穩(wěn)定性好。36英寸鑲齒三牙輪鉆頭該型號鉆頭適用于低抗壓強度的軟到中等地層。根據(jù)地層特性設計適合的硬質合金齒；牙輪齒面結構經過優(yōu)化設計，具有最佳齒形和出露高度，并使牙輪嚙合間隙大小適宜、分布合理，充分發(fā)揮切削齒的破巖效率和鉆頭的綜合性能。主要技術參數(shù)：鉆頭型號為36S525CG，鉆頭直徑914.4，連接螺紋為8 5/8 REG，上扣扭矩為54200N.m81300N.m，鉆壓為0kN500kN，轉速為80 rpm30rpm。 F35-35C防噴器F35-35C防噴器組含F(xiàn)H35-35H環(huán)形防噴器（海德里結構）及FZ35-35C、2FZ35-35C單、雙閘

13、板防噴器（卡麥隆結構）。該產品適用于井口壓力不超過35MPa的高壓油氣井，可配備液控系統(tǒng)單獨使用，也可以與其它防噴器組合配套使用。 其技術特點是：頂蓋與殼體采用絲扣連接，底部均采用法蘭螺栓連接，結構簡單；膠芯呈錐形，不易翻膠， 橡膠貯備量大，井壓助封增加密封可靠性；控制油路為直行油路，保證油路暢通；殼體閘板腔形狀為長橢圓形，增加殼體的耐壓強度全部承壓件采用鍛件，加之完善的熱處理工藝，充分保證了產品的安全可靠。 宏華五種新品隆重上市作者： 發(fā)布時間：2010-09-30 11:39:24 在宏華（中國）投資有限公司掛牌典禮上，宏華集團同時宣布推出復合連續(xù)管鉆機、直驅頂驅、直驅絞車、直驅五缸泵、i

14、Drll鉆井設備遠程監(jiān)控這五種新產品。該公司相關研發(fā)負責人表示，“宏華靠創(chuàng)新起家，創(chuàng)新已根植到宏華的企業(yè)文化中”，未來將繼續(xù)根據(jù)市場需求變化，不斷推出更多高質量的新產品。復合連續(xù)管鉆機宏華ZJ30/1350CT復合連續(xù)管鉆機，為國內首臺復合連續(xù)管鉆機。它將連續(xù)管鉆井裝備和常規(guī)鉆井裝備集成在一臺鉆機上，可實現(xiàn)連續(xù)管鉆井、常規(guī)鉆井和下套管作業(yè)，連續(xù)管鉆井和常規(guī)鉆井方式的切換可在作業(yè)現(xiàn)場進行。該鉆機最大鉤載135T，注入頭采用液壓驅動，最大提升力54T，注入力27T，連續(xù)管最大起下速度48m/min，3 1/2in連續(xù)管鉆井深度可達2000m。該型號復合連續(xù)管鉆機配備了全套的自動化管子處理裝置，該裝

15、置能高效的完成鉆桿、鉆鋌和套管的移送作業(yè)。在鉆臺上，該鉆機配備了輕便鐵鉆工、液壓卡瓦和下套管裝置等井口自動化機具，不僅能降低工人勞動強度，更能減少潛在事故的發(fā)生。ZJ30/1350復合連續(xù)管鉆機大量采用了交流變頻驅動技術，在鉆井過程中，pLC系統(tǒng)能監(jiān)測鉆機的性能、操作和鉆井過程，通過司鉆房的觸摸屏輸入相應的鉆井參數(shù)，可實現(xiàn)對鉆井過程的自動控制，并進行事故報警，提高了鉆井作業(yè)的安全性和可靠性。該鉆機的主要設備安裝在三臺大型拖車上，移運性能良好，能滿足客戶經濟高效開發(fā)淺層常規(guī)和非常規(guī)油氣資源的需要。直驅頂驅宏華集團在傳統(tǒng)頂部驅動裝置的基礎上，采用機電液一體化設計，集成、融合了電機直驅技術和數(shù)控交流

16、變頻控制技術，開發(fā)研制了一種新型系列化的電機直驅頂部驅動裝置。與傳統(tǒng)頂部驅動裝置相比，宏華直驅頂驅具有以下特點和優(yōu)勢：1.采用電機直驅方式，取消了中間機械變速傳動機構，由電機直接驅動主軸鉆進，降低了傳動能耗。2.采用模塊化設計，加工工藝性好，具有結構簡單、使用維護方便、故障率低等優(yōu)點。3.軸承選用高可靠性脂潤滑，節(jié)省了齒輪、軸承等專用潤滑系統(tǒng)的設置，極大地減少了現(xiàn)場使用維護的工作量。4.直驅電機可短時提供更高的鉆井作業(yè)扭矩，不受機械變速器固定設計強度的影響。5.電機采用獨特的風冷系統(tǒng)設計，整機的散熱冷卻能力更強。 目前宏華推出了DQ40BZ、DQ70BZ、DQ90BZ、DQ120BZ四個型號的

17、直驅頂驅，名義鉆井深度分別可達4000米、7000米、9000米、12000米。其中，DQ40BZ直驅頂驅在俄羅斯鉆井現(xiàn)場使用狀況良好。行星減速系列絞車宏華集團開發(fā)的系列行星減速絞車包括70DB、90DB、120DB等型號。該系列絞車具有以下特點和優(yōu)勢：充分利用行星機構傳遞功率范圍寬、結構緊湊、體積小、速比大、傳動效率高等特點，采用NGW型2K-H行星減速器傳動，合理選擇均載裝置，結構對稱，實現(xiàn)載荷均勻分布、功率均勻分流。采用雙軸同步輸入，可以實現(xiàn)最大輸出扭矩350000N.m左右。該系列絞車與國內外同規(guī)格絞車相比重量、體積可以減小1/4以上，性價比高；扭矩大，滾筒大，繩數(shù)減少，鋼絲繩壽命延長

18、，效率提高，鉤速加快，最高鉤速可以達到2.03m/s。五缸直驅泵組宏華5NB系列電機直驅鉆井泵組利用交流變頻電機的電機軸作為小齒輪軸，驅動曲軸工作；采用5缸結構，介質排量波動減小，不需要再設置排出空氣包，減少了設備的故障率；排出液缸為整體式，結構緊湊，排出管路內置，無需設置單獨的排出管路；缸套級數(shù)大大減少，無需因鉆井工藝的要求不同而頻繁更換缸套；采用特殊設計的交流變頻電機，電機壽命長，具有高可靠性和高穩(wěn)定性；當泥漿泵過載時，通過控制電機的功率和扭矩，使泵處于安全狀態(tài)。不再采用傳統(tǒng)泥漿泵使用的安全閥。iDrill 鉆井設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)宏華iDrill 鉆井設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)由井場客戶端系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中

19、心服務器系統(tǒng)兩大部分組成，分布在不同區(qū)域的鉆井通過iDrill井場客戶端系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心聯(lián)系，將現(xiàn)場工況信息、工作報表等傳送到數(shù)據(jù)中心進行統(tǒng)一管理，同時鉆井專家可以在數(shù)據(jù)中心進行實時及歷史的數(shù)據(jù)分析，指導解決問題，保障鉆井作業(yè)有效進行，為設備的維護、研發(fā)生產等積累經驗。其特點是：實時遠程監(jiān)控，可降低打井成本、優(yōu)化人員配置；強大的數(shù)據(jù)處理功能，且能夠保存多達200天的數(shù)據(jù)；支持多達30個井點的遠程監(jiān)控；遠程圖像采集，猶如親臨現(xiàn)場；報表管理使鉆井管理更加輕松?？疵绹鳳DC鉆頭技術最新進展（一）作者： 發(fā)布時間：2010-12-14 15:35:22 一些最新的發(fā)展包括用于鉆研磨性地層和高溫地層的新型

20、切削齒材料，有些8刀翼結構鉆頭也應用了新型切削齒技術和新型材料，同時也采用了新型鉆頭體材料以便提高鉆頭的耐用性并改善性能，其結果之一就是能夠使鉆井作業(yè)商降低鉆井成本。許多鉆頭技術實際上也就是在開發(fā)切削齒方面的材料技術，以便使鉆頭能夠在極度研磨性的地層中鉆進，這類齒能夠鉆硬地層和軟地層之間的過渡層以及夾層地層而不會發(fā)生斷裂。在鉆頭本身的材料性質方面也有所發(fā)展，使得鉆頭更為堅韌耐用，使設計工程師們能夠將PDC鉆頭設計用于鉆更硬的地層。使用更為堅韌的材料，可以增加布齒密度，從而又使得鉆頭更為堅韌耐用，使鉆井作業(yè)商能夠用一只鉆頭在即硬且研磨性很強的地層中實現(xiàn)更大的進尺。美國史密斯國際公司的專家認為：切

21、削齒越好，鉆頭鉆進的時間就越長，且能夠鉆更硬和研磨性更強的地層，鉆井作業(yè)商的鉆井成本也就越低。如果想要PDC鉆頭能夠在此類地層中有效鉆進，首先就必須使鉆頭上的切削齒能夠適應。另外，鉆頭上的刀翼數(shù)目越多，在鉆頭上安置的金剛石量也就越大。然而，當鉆頭工作已經足夠穩(wěn)定時，我們就停止增加鉆頭的刀翼數(shù)目，目前史密斯公司的研發(fā)重點主要是集中在切削齒技術方面。減少更換到牙輪鉆頭，然后再切換回PDC鉆頭所需的起下鉆次數(shù)，或是減少用帶有更多刀翼數(shù)目且布齒密度高的PDC鉆頭來替換刀翼數(shù)目少，且布齒密度低的PDC鉆頭的起下鉆次數(shù)，都可以節(jié)省時間和資金。國民油井華高公司的專家認為，一般而言，PDC鉆頭上的刀翼越多，布

22、齒密度就越大，鉆頭上的金剛石量也就越大，鉆頭就越發(fā)耐用，其工作壽命也就越長。當然，與布齒密度低的鉆頭相比，布齒密度高的鉆頭在相同巖層中的鉆速會較低，但是，由于不用頻繁起下鉆更換鉆頭，所以還是能夠為鉆井作業(yè)商節(jié)省時間和資金。例如，所需鉆進的井段為1000英尺，一只布齒密度高的鉆頭能夠以較低的鉆速鉆完整個井段，這與布齒密度低但只能鉆500英尺的鉆頭相比，對于鉆井承包商而言成本還是較低的，因為這一只鉆頭能夠始終在井下鉆進而不用進行起下鉆作業(yè)來更換鉆頭。下面是美國幾家主要鉆頭制造商在PDC鉆頭技術方面的最新發(fā)展動態(tài)。貝克 休斯公司貝克休斯公司所屬的休斯克里斯坦森公司推出的Quantec FORCE P

23、DC鉆頭，是在調查了許多鉆頭參數(shù)以便改善鉆頭機械鉆速、耐用性、穩(wěn)定性、可操縱性、理想的切削結構負載以及切削齒材料性質的基礎上設計制造的。該公司在鉆頭設計過程中采用了有限元分析以保證鉆頭的結構和機械完整性，采用計算流體動力學原理來評估鉆頭水力結構的效率。優(yōu)化了的受力分布保證了鉆頭的穩(wěn)定性和鉆進效率，使鉆頭上所有的齒都能均勻一致的吃入地層。該鉆頭的多齒排結構使其能夠有效地鉆進多種巖層而不會犧牲其良好的鉆進性能，且該公司的切削深度控制（DOCC）技術使鉆頭更加穩(wěn)定，有助于更好的工具面控制。強化金剛石體積管理技術使切削結構得以優(yōu)化，從而能夠根據(jù)具體用途來定制鉆頭輪廓以及切削齒布局。為了改善鉆頭的穩(wěn)定性

24、，貝克休斯公司應用了一種專有的鉆頭動態(tài)模型和受力分布方法，這能使切削結構的受力更為一致，鉆進時需要較少的能量，且能在較低的機械鉆速（ROP）下優(yōu)化效率和穩(wěn)定性。在該鉆頭上所采用的新型專用齒通過現(xiàn)場證明其耐磨性是前期切削齒的6倍；同時還優(yōu)化了金剛石層與碳化鎢基托之間的界面以實現(xiàn)更好的耐用性和熱穩(wěn)定性；采取新工藝使殘余應力遠離切削刃，再加上相應的穩(wěn)定技術，發(fā)生對切削齒來說的極度或損壞性負載的可能性大為減小。在Barnett頁巖地層中，該公司的一只新型PDC鉆頭鉆完了1,873英尺的Atoka砂巖和Bend礫巖井段，在保持與造斜點呈相切狀態(tài)的情況下達到了每小時47英尺的平均機械鉆速，這次鉆進為鉆井作

25、業(yè)商節(jié)省了近35個小時，與鄰井相比降低作業(yè)成本58,000美元。在美國德克薩斯州的一個石灰?guī)r地區(qū)，一只7 7/8英寸的Quantec Force Q507FX鉆頭被用于鉆Travis Peak/Cotton流域過渡區(qū)的硬砂巖和軟頁巖層段，這只鉆頭以每小時21.3英尺的鉆速鉆進了1,269英尺，比鄰井平均速度快了31%，且在6英里半徑中比鄰井平均進尺提高122%，這次鉆進為作業(yè)商節(jié)約了18個多小時，降低成本達每英尺24美元。哈里伯頓公司哈里伯頓公司推出的FX PDC鉆頭從胎體材料到粘結劑都使用了更為耐沖蝕的材料以防止液體沖蝕，該公司認為，其PDC齒是目前市場上熱機械性能最好的齒。經過重新設計的刀

26、翼幾何形狀和噴嘴定位也能夠提供更好的流體控制。FX鉆頭上還采用了熱穩(wěn)定性能優(yōu)良和特別耐磨的X3齒，這種齒能夠提高鉆頭在極熱狀態(tài)下的穩(wěn)定性。該公司還采用了一種新型處理工藝，可以大幅減少金剛石切削結構的破碎現(xiàn)象，從而有助于在實現(xiàn)更大進尺的情況下保持切削刃的鋒利。在定向鉆井應用中，F(xiàn)X固定切削齒鉆頭有效地補充了哈里伯頓公司所屬Sperry Drilling公司的Geo-Pilot旋轉導向裝置以及相匹配的SlickBore鉆井系統(tǒng)，在加強了鉆斜控制的同時，還通過其抗沖擊減振齒的作用減小了鉆頭振動，抗沖擊減振齒能夠通過在井底巖脊間跟蹤運動從而減少跳鉆并使側向振動趨于穩(wěn)定。如果用于硬地層鉆井，則該鉆頭可以

27、設計成雙排齒結構以便增加鉆進所需的金剛石量，但又不會減少鉆頭的開放面體積。在墨西哥Burgos盆地區(qū)域，一位鉆井承包商在鉆水平井時需要一種能在單次鉆進6 1/8英寸井段時提高機械鉆速（ROP）的鉆頭，哈里伯頓公司向其推薦了裝有X3齒的6 1/8英寸FMX453Z PDC鉆頭，該鉆頭一次鉆進便鉆完了972米長的井段，創(chuàng)下了每小時70.4米的機械鉆速，比鄰井最高的機械鉆速快了18%，使這種井段的每英尺鉆井成本從每米58.37美元降低到每米21.31美元。NOV井下公司使用鉆頭和鉆柱擴眼器進行鉆井的挑戰(zhàn)是在非均質地層中進行鉆進，原因是鉆頭和擴眼器常常處在不同的地層中，從而會造成加在鉆頭和擴眼器上的鉆

28、壓和扭矩不穩(wěn)定，除了此類側向和扭轉振動方面的挑戰(zhàn)以外，在深水鉆井中的鉆機安裝也頗為不易，所以正確的選擇鉆頭和擴眼器就顯得格外重要。具體的挑戰(zhàn)體現(xiàn)在當遇到較硬地層或夾層時鉆頭和擴眼器切削結構的過渡方面，例如，當鉆頭已進入硬地層而擴眼器卻仍在較軟地層中時，在地面上所顯示的主要鉆壓實際上是加在鉆頭上的鉆壓；同樣，大多數(shù)扭矩也是由鉆頭所產生的。當鉆頭開始在硬地層中鉆進時，切削力會迅速變化，極易產生側向振動。如果鉆頭上的扭矩增加很大的話，還會引發(fā)粘滑現(xiàn)象。隨著鉆進的繼續(xù)，擴眼器進入較硬地層，施加到擴眼器上的鉆壓和扭矩會增加，相反，鉆頭上的扭矩和鉆壓則會減小，隨著擴眼器切削結構進入抗壓強度較大的巖層，擴眼

29、器處的側向振動將會增加，同樣，擴眼器處的扭轉振動（或粘滑現(xiàn)象）也會加大。當鉆頭處在較軟地層而擴眼器處在較硬地層時會出現(xiàn)最為糟糕的情況，此時，大多數(shù)鉆壓都由擴眼器所承受，且大多數(shù)扭矩也將由擴眼器所產生，所以在擴眼器處常常會發(fā)生側向振動或回旋現(xiàn)象，另外，擴眼器處扭矩的突然增大還會引發(fā)粘滑現(xiàn)象，此時鉆頭上的鉆壓會很小，有時幾乎就是懸掛在擴眼器下方，這種現(xiàn)象往往會導致很低的切削深度并使鉆頭產生極度回旋現(xiàn)象。所以，選擇側向穩(wěn)定性好的鉆頭和擴眼器是很重要的，使鉆頭和擴眼器之間的進攻性相互匹配以減小鉆頭與擴眼器之間鉆壓和扭矩振動的幅度也同樣重要，尤其是當所鉆地層為夾層地層時更為如此。為了解決這一問題，NOV

30、（國民油井）井下公司特地開發(fā)了SystemMatcher鉆頭/擴眼器選型軟件以便優(yōu)化鉆頭和擴眼器進攻性以及穩(wěn)定性之間的匹配。首先從數(shù)據(jù)庫中選取Anderreamer工具的類型，并輸入地層強度的可變性以及特定鉆井應用所期望的轉速（RPM）和機械鉆速（ROP）范圍，在此基礎上，SystemMatcher便會應用邏輯表來描述鉆頭和Anderreamer工具的穩(wěn)定性和進攻性以使鉆頭與所選的擴眼器相匹配。在墨西哥灣，里德海卡洛格公司的14¾英寸7刀翼裝有16mm直徑PDC齒的鉆頭被選擇與14½英寸x16½英寸的Anderreamer擴眼器一同使用，所鉆井段完全符合定向井要求

31、，且鉆進時的扭轉和側向振動非常低，鉆頭和擴眼器的鈍化狀態(tài)顯示磨損很小且沒有發(fā)生沖擊損壞。在另一口井中，一家作業(yè)商用一種12¼英寸x 14½英寸的液壓Anderreamer擴眼器與 NOV里德?？甯窆镜?2 ¼英寸MSR813S鉆頭一同使用，該組合很順利的鉆完了整個井段，鉆進過程中振動非常小，沒有發(fā)生鉆具失效，且滿足了全部定向目標的要求看美國PDC鉆頭技術最新發(fā)展（二）作者： 發(fā)布時間：2011-02-15 10:23:46 隨著北美地區(qū)頁巖地層探明儲量的增加，各大鉆頭制造商都將目光集中到應對在這類地層鉆井的挑戰(zhàn)上，或是開發(fā)出新結構的鉆頭產品，或是在現(xiàn)有鉆頭結構

32、基礎上進行強化處理，以使其適合于具體的鉆井用途。上期介紹了貝克休斯、哈里伯頓、NOV井下公司的PDC鉆頭最新發(fā)展動態(tài)。這期繼續(xù)介紹美國三家公司的技術發(fā)展情況。Shear Bits公司快速通盤考慮鉆頭開發(fā)過程能夠大幅提高鉆頭的鉆井性能，該方法的一個成功案例就出現(xiàn)在加拿大西部市場，在Spearfish油頁巖區(qū)塊以創(chuàng)記錄的（短）時間鉆完了難于鉆進的單眼水平井段。所鉆井的輪廓包括一個相對短的直井段，然后是一個小半徑造斜以及一個水平分支，用一只7-7/8英寸的PDC鉆頭一次鉆完。前期所用的PDC鉆頭都能在垂直井段、造斜井段或是水平井段獲得良好的鉆井性能，但沒有鉆頭能夠在全部三個井段都同時獲得最好的性能。

33、前期在該地區(qū)鉆井時在垂直井段達到每小時150米的機械鉆速是較常見的，在彎曲井段的目標造斜率為每30米8°9°，另外，水平井段的平均長度大約為700米，通常的機械鉆速都在每小時50米以上，因此，所存在的一個很大的挑戰(zhàn)就是要開發(fā)出一種高機械鉆速，且在彎曲井段能打出高造斜率，在水平井段能夠實現(xiàn)很好的穩(wěn)斜效果而不需要過度的對鉆頭進行操控的PDC鉆頭。還有一個重要的方面就是要使鉆頭結構與定向工具的特征相吻合。Shear Bits公司按客戶要求專門為此用途設計了一只7-7/8英寸的SD413E PDC鉆頭。該鉆頭的初期性能目標是使鉆頭在造斜井段實現(xiàn)最大的可操控性，而通過限制造斜或降斜趨

34、勢從而最大程度的減小在水平分支內的滑動時間。該鉆頭的特點是具有加長的螺旋保徑墊結構以加強鉆頭在水平井段中的穩(wěn)斜能力，以及具有主動切削結構和保徑外形以便提高其在彎曲井段的造斜能力。這種最初結構的鉆頭被使用了4次，每次鉆進時的定向響應都很好，但該公司技術人員又發(fā)現(xiàn)了一個能夠在垂直井段提高機械鉆速（ROP）的機會，所以在隨后的六個星期的時間內，該公司又在前期結構的基礎上開發(fā)出4種結構的鉆頭，這4種新的鉆頭在鉆井時創(chuàng)下了一系列的記錄，其中最好的記錄是從開鉆到完鉆后拆卸鉆機只用了3.5天的時間，與最初結構鉆頭的首次鉆進相比，整個井段的平均機械鉆速幾乎翻了一番。在該項目開始時，該公司設計的SD413E P

35、DC鉆頭的平均機械鉆速為每小時2833米，但針對具體用途對鉆頭進行優(yōu)化后，取得了每小時57米的平均機械鉆速，且在垂直井段的瞬時機械鉆速達到了每小時200米。新型鉆頭很容易就能實現(xiàn)9°/30米的造斜速度，在井眼側向部分的滑動時間保持在低于6%的水平。史密斯國際公司史密斯國際公司對在巖石/切削齒界面處產生的摩擦熱進行了詳細的分析，這種摩擦熱是使得PDC鉆頭在硬巖和研磨性地層不易鉆進的一個主要因素。該公司還對PDC鉆頭在深井和高溫井中鉆進時通常會遇到的熱降解和微掉塊現(xiàn)象也進行了縝密的分析。該公司的研究表明，不同的應用需要不同的切削齒性能。一般而言，如要高效的鉆進研磨性地層，就需要切削齒具有

36、較好的耐磨性和熱穩(wěn)定性；而抗沖擊性更好的齒則用于鉆夾層地層以及巖石強度更大的地層最為合適。該公司開發(fā)的ONYX切削齒技術是世界上第一種全面考慮了三個關系到PDC切削齒壽命長短關鍵因素的剪切切削元件，這三個關鍵因素包括熱穩(wěn)定性、耐磨性和抗沖擊性。無論是與以前的標準齒還是優(yōu)質PDC齒相比，這種新型切削齒都展現(xiàn)了更好的熱穩(wěn)定性能、更好的耐磨性以及更長的疲勞壽命。這種新型切削齒的生產分為兩個步驟，首先用傳統(tǒng)的高溫高壓工藝制造出優(yōu)質的聚晶金剛石（PCD）層，然后對該金剛石層進行酸處理以便得到無催化劑的金剛石片，將該金剛石片組裝到一種碳化鎢（WC）基托上而后再進行另一次高溫高壓處理。對最終產品還要再進行一

37、次處理以便清除掉第二次高溫高壓工藝過程中的滲入材料。與標準的優(yōu)質切削齒相比，這種新型齒每單位所鉆巖石的磨平度大為減小，在冷卻狀況良好的情況下，新型齒所切除的巖石大約為傳統(tǒng)齒的130%，且試驗后的鈍化狀況也更好。而在沒有進行冷卻的一次類似試驗中，這種新型ONYX切削齒比傳統(tǒng)統(tǒng)優(yōu)質齒多鉆了85%的巖石，鈍化狀況與傳統(tǒng)齒相比不相上下。前期在西非地區(qū)用PDC鉆頭打12-1/4英寸井段時效果十分不理想，該井段含有既硬且又有研磨性的砂巖/頁巖夾層地層，地層抗壓強度大于20,000 psi。鉆該井段時通常需要用48只鉆頭，PDC鉆頭大多數(shù)情況下起出時鈍化狀況都很差，既有縮徑現(xiàn)象又有齒的嚴重磨損現(xiàn)象。在該地區(qū)

38、改進鉆井的初期目標是一次鉆進打完該井段或是盡可能多的減少起下鉆次數(shù)。為此，史密斯國際公司設計并制造了裝有加強齒且優(yōu)化了刀翼和噴嘴形狀的8刀翼12-1/4英寸MDSi816 PDC鉆頭，該鉆頭在2號和5號井中被用于旋轉導向鉆具組合上成功鉆進了研磨性很大的地層。在2號井中，該鉆頭鉆完了從鉆井斜到總深（TD）的整個井段，這在該油田尚屬首次，起下鉆次數(shù)的減少為鉆井作業(yè)商節(jié)省了6天的時間，成本降低了二百萬美元。在5號井中，進尺和機械鉆速幾乎都翻了倍，并且還有助于LWD（隨鉆測井）的數(shù)據(jù)捕獲，因而消除了鉆井以后再進行測井的需要。與3口鄰井的平均數(shù)據(jù)（6次鉆頭鉆進）相比，這種新型鉆頭的進尺(1,702 米)提高