渦輪鉆具介紹

1、深圳百勤石油技術(shù)有限公司深圳百勤石油技術(shù)有限公司 渦渦 輪輪 鉆鉆 具具 技術(shù)介紹技術(shù)介紹目錄目錄 渦輪鉆具的發(fā)展史 渦輪鉆具同PDM的對比 渦輪鉆具結(jié)構(gòu)性能介紹 - 基本特征 - 標準組件 - 鉆具的改進 - 定向性 - 振動性 - 耐高溫高壓性 - 井眼質(zhì)量 - 欠平衡鉆井的配合 渦輪鉆具的業(yè)績 渦輪鉆具總結(jié)渦輪鉆具渦輪鉆具發(fā)展史發(fā)展史 渦輪原理在幾百年前已存在(如風車), 現(xiàn)在也廣泛應用于航空器和發(fā)電廠等領(lǐng)域 1873年美國就公布了用井下螺桿給鉆頭提供動力的技術(shù)專利，這個專利比旋轉(zhuǎn)鉆井專利早11年 19世紀20年代后期渦輪鉆具在俄羅斯開始開發(fā)，在1924年成功將渦輪鉆具應用到鉆井中。 1

2、956年法國Neyrpic（目前Sii-Neyrfor公司的前身）公司最先取得俄羅斯工具的生產(chǎn)許可,首次在西方鉆井中使用渦輪鉆具渦輪鉆具發(fā)展史發(fā)展史Neyrfor、Preussag、Dresser、Christensen和其他的一些公司開始生產(chǎn)渦輪鉆具，但是Neyrfor公司一直占據(jù)市場的主導地位。目前除俄羅斯外，Sii-Neyrfor生產(chǎn)的渦輪鉆具占世界銷售市場的90以上1982年Neyrfor公司首次在油田定向井中推廣使用定向鉆井系統(tǒng)，大大減少了起下鉆次數(shù)，降低了成本1992年先進的PDC軸承、平衡轂和彎筒技術(shù)引進到渦輪鉆具中，PDC軸承的使用使渦輪鉆具適應超高溫的鉆井環(huán)境，大大提高了渦輪

3、的效率，導向技術(shù)大大提高了鉆井定向的能力2002年低速、大扭矩渦輪系統(tǒng)的開發(fā)大大擴展了渦輪鉆具的應用優(yōu)勢渦輪鉆具渦輪鉆具發(fā)展史發(fā)展史井下動力鉆具基本原理井下動力鉆具基本原理 動力鉆具是轉(zhuǎn)換液能到機械能 輸出動力小于輸入動力 一般來講，輸出動力大約是輸入動力的5565 影響傳輸特性的主要因素是效率的輸出和效率的保持 提高性能和可靠性的關(guān)鍵是先進的設(shè)計和科學選材應用在所有液動動力鉆具（如容積式液動螺桿和應用在所有液動動力鉆具（如容積式液動螺桿和渦輪鉆具）中的簡單物理特性和參數(shù)：渦輪鉆具）中的簡單物理特性和參數(shù)：井下動力鉆具基本原理井下動力鉆具基本原理任何井下動力鉆具的功率計算方法（英制單位）：任何

4、井下動力鉆具的功率計算方法（英制單位）： 機械功率（速度扭矩）5252 液力功率（壓降流量）1714 動力鉆具功率 液力功率效率渦輪鉆具同渦輪鉆具同PDM對比對比渦輪鉆具和容積式液動螺桿渦輪鉆具和容積式液動螺桿 對比對比 屬于反作用式螺桿泵 扭矩速度的應用范圍取決于波瓣的比率 壓降和扭矩成比例 相對來講比較容易組配工具渦輪鉆具和容積式液動螺桿渦輪鉆具和容積式液動螺桿 對比對比容積式液動螺桿的主要技術(shù)特點：容積式液動螺桿的主要技術(shù)特點： 本身固有的機械性能限制了使用壽命，而且動力也受到溫度的極大限制 容易受到憋停的損壞 液動噪音和較差的軸向平衡能力引起嚴重的顫動，并傳輸?shù)姐@頭和鉆柱組件（如隨鉆測

5、量工具串等）渦輪鉆具和容積式液動螺桿渦輪鉆具和容積式液動螺桿 對比對比容積式液動螺桿的主要技術(shù)特點：容積式液動螺桿的主要技術(shù)特點： 本身的機械性能提供了較高的動力潛能 極高的可靠性 幾乎完美的軸向平衡 動力系統(tǒng)不再依賴于橡膠材質(zhì) 采用了液力聯(lián)軸節(jié)效應（不再由于憋停而損壞）渦輪鉆具和容積式液動螺桿渦輪鉆具和容積式液動螺桿 對比對比渦輪鉆具的主要技術(shù)特點：渦輪鉆具的主要技術(shù)特點： 轉(zhuǎn)速可達800rpm至2000rpm 采用適用于高轉(zhuǎn)速的專用鉆頭 強動力輸出 在小井眼中效果更好渦輪鉆具和容積式液動螺桿渦輪鉆具和容積式液動螺桿 對比對比渦輪鉆具的主要技術(shù)特點：渦輪鉆具的主要技術(shù)特點：性能參數(shù)如下： 排

6、量530gpm、工作壓差1160psi、輸出效率60 的情況下，最大可得到215馬力的輸出功率 但是實際中工作壓差更可能是大約400psi-600psi，所以在工作壓差600psi、輸出效率60時，最大輸出功率是111馬力注意：容積式液動螺桿的效率隨著工作時間的增長快速下降 渦輪鉆具和容積式液動螺桿渦輪鉆具和容積式液動螺桿 對比對比6-3/4M2PXL(2:3波瓣）：波瓣）：性能參數(shù)如下： 排量530gpm、工作壓差1676psi（用比重10ppg的泥漿）、輸出效率55 的情況下，最大可得到285馬力的輸出功率。同容積式液動螺桿在工作壓差1160psi時的輸出功率相比高出PDM30多 如果按照

7、PDM的實際工作壓差僅是600psi計算，那么使用該渦輪鉆具提供的功率是PDM的150多注意：渦輪鉆具的效率下降非常慢，即使是在幾百小時的工作后，渦輪鉆具的工作效率也只是有很少的下降渦輪鉆具和容積式液動螺桿渦輪鉆具和容積式液動螺桿對比對比Sii-Neyrfor 6-5/8FBS T1 MK2型渦輪鉆具：型渦輪鉆具：渦輪鉆具渦輪鉆具結(jié)構(gòu)性能介紹結(jié)構(gòu)性能介紹渦輪鉆具的基本特征渦輪鉆具的基本特征飛機機翼的基本原理飛機機翼的基本原理流動空氣流動空氣舉升力（比如功率）是通過壓差產(chǎn)生的，機翼下面的壓力較高，機翼上部的壓力較低渦輪鉆具的基本特征渦輪鉆具的基本特征液體動力流態(tài)圖液體動力流態(tài)圖（如（如 流量流量

8、壓力）壓力）軸向推力旋轉(zhuǎn)扭 矩渦輪鉆具的基本特征渦輪鉆具的基本特征扭矩扭矩/速度速度/功率關(guān)系圖功率關(guān)系圖憋停轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速扭矩扭矩 功率功率功率功率扭矩扭矩空轉(zhuǎn)標準速度渦輪鉆具的標準組件渦輪鉆具的標準組件常規(guī)的常規(guī)的T3（三級動力單元）渦輪鉆（三級動力單元）渦輪鉆具圖具圖工具全長達工具全長達7070英尺（英尺（21.3m)21.3m)（精確長度根據(jù)不同工具尺寸（外徑）來定）（精確長度根據(jù)不同工具尺寸（外徑）來定）渦輪鉆具的標準組件渦輪鉆具的標準組件渦輪葉片盤排列圖渦輪葉片盤排列圖向下推力轉(zhuǎn)子葉片盤定子葉片盤泥漿流組配的單級動力轉(zhuǎn)子葉片盤定子葉片盤渦輪本體動力部分渦輪驅(qū)動軸渦輪鉆具的標準組件渦輪鉆具

9、的標準組件渦輪彈性軸承排列圖渦輪彈性軸承排列圖移動盤固定盤墊環(huán)移動盤前軸承前軸承穩(wěn)定器迷宮環(huán)止推軸承可調(diào)彎筒撓性軸鉆頭母扣穩(wěn)定器渦輪鉆具的標準組件渦輪鉆具的標準組件渦輪徑向軸承排列圖渦輪徑向軸承排列圖HNBR型橡膠下徑向軸承中間徑向軸承渦輪鉆具的標準組件渦輪鉆具的標準組件軸承部分驅(qū)動軸下部流態(tài)圖軸承部分驅(qū)動軸下部流態(tài)圖9595流體口渦輪鉆具的改進渦輪鉆具的改進渦輪鉆具葉片的設(shè)計原理渦輪鉆具葉片的設(shè)計原理定子(上)和轉(zhuǎn)子(下)尾流狀態(tài)圖等同于飛機機翼的原理,利用渦流在葉片兩面產(chǎn)生的壓差來使轉(zhuǎn)子發(fā)生轉(zhuǎn)動,壓差的大小和葉片的形狀和渦流進入葉片的角度相關(guān)MK 1是恒壓降型,不管驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速有多快,葉片

10、產(chǎn)生的壓降不變,這是三種葉片中效率最高的,主要應用在直井鉆井中MK 2是壓降變化型,地面壓力隨著驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速的降低而減小,它的工作效率比MK1稍低,但是給司鉆的提供了更多的鉆頭運轉(zhuǎn)狀況的反饋信息,主要應用在定向井鉆井中MK 3和MK 2同屬于壓降變化型,但是比MK2結(jié)構(gòu)性能加強了,從而可以用在高壓、大排量的環(huán)境中渦輪鉆具的改進渦輪鉆具的改進渦輪鉆具葉片的壓力分布圖渦輪鉆具葉片的壓力分布圖鉆頭轉(zhuǎn)速扭 矩渦輪壓降鉆井范圍扭矩壓力標準壓力渦輪鉆具的改進渦輪鉆具的改進渦輪鉆具軸承座圈圖渦輪鉆具軸承座圈圖PDC止推軸承具有較高的耐研磨能力，可以在超高溫（目前最高溫度233 ）下進行作業(yè)，并能夠承受較大的軸

11、向載荷PDC材質(zhì)具有較小的摩擦系數(shù)，不受鉆井中存在的天然的或者泥漿里的化學物質(zhì)的影響軸承的承載能力和低摩擦系數(shù)從而使其高效、結(jié)構(gòu)緊湊，因此也大大縮短了鉆具長度渦輪鉆具的改進渦輪鉆具的改進軸承受力和承受載荷圖軸承受力和承受載荷圖鉆壓推力110,000lbs（50t)80000lbs（36t)鉆壓30,000lbs（14t)泵排量 750gpm（3410L/m）用標準的用標準的9-1/2T3(MK1)9-1/2T3(MK1)渦輪鉆具渦輪鉆具軸向軸承軸向軸承止推軸承止推軸承止推軸承止推軸承止推軸承止推軸承水平力水平力鉆壓反作用力渦輪葉片上液壓的垂向力渦輪鉆具的改進渦輪鉆具的改進渦輪平衡轂圖渦輪平衡轂

12、圖驅(qū)動軸平衡轂襯套大約3的液體流到環(huán)空（TSB型）或從中空的驅(qū)動軸向下通過軸內(nèi)腔流進軸承段，流到鉆頭（TSH型）流進渦輪鉆具的主泥漿流流進動力單元的主液流液力平衡液流微環(huán)空動力單元平衡轂渦輪鉆具的改進渦輪鉆具的改進渦輪平衡轂（渦輪平衡轂（TSB型）圖型）圖（TSB型是指由單級動力單元組成的渦輪鉆具，旁通閥是直接通到環(huán)空的）平衡轂的受推力面葉片等的受推力面合成的受推力面平衡轂直徑Dd推力推力推力推力渦輪葉片液流直徑推力的影響效果：6-5/8: 推力降低了509-1/2: 推力降低了70液流注意： 對于4-3/4或者更小的工具，平衡轂不需要使用，因為推力是非常小的，而且也可以被鉆壓平衡掉渦輪鉆具的

13、改進渦輪鉆具的改進渦輪平衡轂（渦輪平衡轂（TSH型）圖型）圖（TSH型是指由單級動力單元組成的渦輪鉆具，旁通閥是通過中空的驅(qū)動軸到鉆頭）TSH型利用中空驅(qū)動軸流向旁通流向環(huán)空？TSB型： 是TSH型： 不是TSH型平衡轂的驅(qū)動軸內(nèi)部是中空的，該型平衡轂的襯套裝有現(xiàn)場可更換的噴嘴，便于選擇流入旁通的流量的百分比，該噴嘴也可以完全堵塞（平衡流體流過驅(qū)動軸）渦輪鉆具的改進渦輪鉆具的改進金屬徑向軸承圖金屬徑向軸承圖下徑向軸承激光碳化表面（套筒）碳化壁襯里（軸襯）注意： 已經(jīng)成功地在超過260的高溫環(huán)境中操作過渦輪鉆具的改進渦輪鉆具的改進FBS渦輪鉆具的典型結(jié)構(gòu)圖渦輪鉆具的典型結(jié)構(gòu)圖FBS是指由固定的或

14、可調(diào)節(jié)的彎筒組成的定向軸承式的渦輪鉆具帶一體式渦輪套筒的母扣型鉆頭末端公扣型驅(qū)動軸下徑向軸承PDC止推軸承鈦金屬撓性驅(qū)動軸下軸承穩(wěn)定器彎筒可調(diào)穩(wěn)定器單級動力單元渦輪止推平衡轂渦輪鉆具的改進渦輪鉆具的改進目前目前FBS型渦輪鉆具的尺寸型渦輪鉆具的尺寸鉆具尺寸鉆具尺寸 井眼尺寸井眼尺寸 2-7/8 3.25-4.0 3-3/8 3.75-5.375 4-3/4 5.625-6.75 4-3/4 5.625-6.75 5 6.0-6.75 6-5/8 7.625-9.875 6-5/8 7.625-9.875 7-1/4 8.375-9.875 9-1/2 12.0-17.5 渦輪鉆具定向性渦輪鉆具

15、定向性穩(wěn)定性穩(wěn)定性長保徑母扣型鉆頭下軸承穩(wěn)定器（一般為比鉆頭小1/16-1/8）可調(diào)彎筒在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，不同的可調(diào)式“中間”穩(wěn)定器的尺寸大小用于控制精確定向注意：注意：渦輪鉆具頂部鉆柱穩(wěn)定器的渦輪鉆具頂部鉆柱穩(wěn)定器的尺寸大小也可對整個鉆具的尺寸大小也可對整個鉆具的穩(wěn)定性實現(xiàn)穩(wěn)定性實現(xiàn)“微調(diào)微調(diào)”渦輪鉆具定向性渦輪鉆具定向性撓性鈦驅(qū)動軸撓性鈦驅(qū)動軸可調(diào)彎筒可調(diào)彎筒（帶開口環(huán)）（帶開口環(huán)）可調(diào)彎筒可調(diào)彎筒（不帶開口環(huán)）（不帶開口環(huán)）可調(diào)彎筒的調(diào)節(jié)范圍為0.85-1.5,相應的狗腿范圍控制在2-12/100英尺（詳細準確的參數(shù)查閱性能參數(shù)表）。彎筒角度的調(diào)節(jié)是通過旋轉(zhuǎn)開口環(huán)兩側(cè)的半筒來實現(xiàn)的渦輪鉆具定

16、向性渦輪鉆具定向性反扭矩反扭矩容積式液動螺桿渦輪鉆具渦輪鉆具定向性性渦輪鉆具定向性性定向能力定向能力（井斜大于15的斜度）可調(diào)渦輪鉆具的尺寸可調(diào)彎筒的角度狗腿范圍 （ 度 /100英尺）9 1/20.851.00456 5/80.751.001.254684 3/41.001.251.50810123 3/81.2517狗腿程度的大小是根據(jù)井眼尺寸、地層類型和鉆頭類型的不同而變化渦輪鉆具的振動性渦輪鉆具的振動性容積式螺桿和渦輪鉆具對比容積式螺桿和渦輪鉆具對比用渦輪鉆具時的顫動性用容積式螺桿時的顫動性渦輪鉆具耐高溫高壓性能渦輪鉆具耐高溫高壓性能渦輪的優(yōu)點渦輪的優(yōu)點 不受高溫限制 葉片類型和數(shù)量適

17、應泥漿比重和壓力限制 適應地面低轉(zhuǎn)速要求 使用孕鑲金剛石鉆頭不需要“壓力平衡” 過去的10年中，在高溫（140140以上）以上）高壓下鉆尺超過300,000米渦輪鉆具耐高溫高壓性能渦輪鉆具耐高溫高壓性能流體靜壓頭對塑性頁巖的影響流體靜壓頭對塑性頁巖的影響渦輪鉆具耐高溫高壓性能渦輪鉆具耐高溫高壓性能流體靜壓頭對塑性頁巖的影響流體靜壓頭對塑性頁巖的影響井眼質(zhì)量井眼質(zhì)量井眼質(zhì)量為什么是重要的？井眼質(zhì)量為什么是重要的？經(jīng)檢驗它是確定井眼質(zhì)量的主要因素經(jīng)檢驗它是確定井眼質(zhì)量的主要因素另外： 能確保鉆壓的順暢傳遞 降低扭矩，減小阻力 有助于大大降低鉆柱的卡鉆事故 容易下入測井工具 提供較好的測井質(zhì)量數(shù)據(jù)（

18、使用貼井壁工具時） 容易下入套管/襯管/取芯筒 容易下入完井設(shè)備基本上在全過程鉆井中提供了較高的效率井眼質(zhì)量井眼質(zhì)量不穩(wěn)定性和穩(wěn)定性對比不穩(wěn)定性和穩(wěn)定性對比不穩(wěn)定的容積式螺桿能夠使鉆頭產(chǎn)生過多的橫向運動，從而導致井眼不穩(wěn)定的容積式螺桿能夠使鉆頭產(chǎn)生過多的橫向運動，從而導致井眼質(zhì)量非常差，出現(xiàn)螺旋形井眼質(zhì)量非常差，出現(xiàn)螺旋形井眼穩(wěn)定的渦輪鉆具帶有長保徑的母扣鉆頭，這極大地減少了鉆頭的橫向運穩(wěn)定的渦輪鉆具帶有長保徑的母扣鉆頭，這極大地減少了鉆頭的橫向運動，從而獲得了高質(zhì)量的井眼，同時也極大地降低了出現(xiàn)螺旋形井眼的動，從而獲得了高質(zhì)量的井眼，同時也極大地降低了出現(xiàn)螺旋形井眼的風險風險井眼質(zhì)量井眼質(zhì)量

19、鉆具的改進結(jié)構(gòu)圖鉆具的改進結(jié)構(gòu)圖長保徑公扣連接長保徑公扣連接短保徑公扣連接長保徑上母扣鉆頭近鉆頭穩(wěn)定器末端母扣連接的驅(qū)動軸底軸承穩(wěn)定器末端母扣連接的驅(qū)動軸鉆頭母扣連接穩(wěn)定器底軸承穩(wěn)定器底軸承穩(wěn)定器底軸承穩(wěn)定器井眼質(zhì)量井眼質(zhì)量螺旋形井眼螺旋形井眼超聲波井徑儀測井曲線圖螺旋井眼中井底鉆具機械狀態(tài)圖結(jié)果：在井底鉆具旋轉(zhuǎn)時，就會出現(xiàn)大扭矩、阻力大現(xiàn)象，并可能損壞結(jié)果：在井底鉆具旋轉(zhuǎn)時，就會出現(xiàn)大扭矩、阻力大現(xiàn)象，并可能損壞井底鉆具；或者會出現(xiàn)持續(xù)的井底鉆具；或者會出現(xiàn)持續(xù)的“鉆柱懸空鉆柱懸空”現(xiàn)象現(xiàn)象井眼質(zhì)量井眼質(zhì)量螺旋形井眼螺旋形井眼渦輪鉆具，帶鉆頭母扣連接的渦輪鉆具，帶鉆頭母扣連接的穩(wěn)定器穩(wěn)定器渦

20、輪鉆具，帶頂端母扣連接鉆渦輪鉆具，帶頂端母扣連接鉆頭，防止井眼螺旋形的最佳解頭，防止井眼螺旋形的最佳解決方案決方案欠平衡鉆井的配合欠平衡鉆井的配合欠平衡鉆井中為什么使用渦輪鉆具？欠平衡鉆井中為什么使用渦輪鉆具？鉆井效率：鉆井效率：方位的控制：方位的控制： 高可靠性在欠平衡鉆井中已經(jīng)獲得了單趟鉆柱運轉(zhuǎn)308小時的記錄 單趟鉆柱完成造斜或側(cè)鉆，然后鉆到井底的記錄 為高機械鉆速提供高動力 靠穩(wěn)定工具提供優(yōu)質(zhì)井眼 連續(xù)穩(wěn)定的工具界面 較好的隨鉆測量信號先進的欠平衡鉆井的配合先進的欠平衡鉆井的配合金屬徑向軸承：100的消除減壓影響耐高溫實用的加長動力部分：超長5英尺以上比標準動力單元多50以上承受的壓力

21、比標準動力高50以上MK3型葉片：壓力分散型比標準動力單元承受壓力高40以上復合材質(zhì)高抗腐蝕性和抗侵蝕性FBS型定向軸承部分（帶先進PDC軸承）：高流量較好的抗液流推力能力耐高溫、抗氣侵欠平衡鉆井的配合欠平衡鉆井的配合在北海地區(qū)：在北海地區(qū)： 在北海南部，殼牌公司已經(jīng)完成20多口欠平衡鉆井 這些井中，很多是多層結(jié)構(gòu) 這些井中，所有油藏都是用渦輪鉆具鉆穿的 其中幾口井涉及到裸眼側(cè)鉆，這些也都是用渦輪鉆具完成的欠平衡鉆井的配合欠平衡鉆井的配合欠平衡鉆井使用渦輪鉆具的全球業(yè)績欠平衡鉆井使用渦輪鉆具的全球業(yè)績成功進尺超過100,000英尺（30480m）工作時間超過8,000小時44為定向進尺最長下入

22、深度為6478英尺（1974.5m）單趟鉆柱循環(huán)時間超過300小時鉆過3-7/8 10-5/8的井眼氣體比高達88阿爾及利亞、阿根廷、加拿大、印度尼西亞、英國和委內(nèi)瑞拉：液體介質(zhì)單相和兩相流體：油基泥漿氮氣水基泥漿氮氣泡沫天然氣渦輪鉆具渦輪鉆具業(yè)績業(yè)績4 TS1XL型渦輪鉆具型渦輪鉆具在北海南部創(chuàng)作了世界紀錄在北海南部創(chuàng)作了世界紀錄世界紀錄：下鉆深度：下鉆深度：1067610676英尺（英尺（3254m3254m） 起鉆深度：起鉆深度：1715417154英尺（英尺（5228.5m)5228.5m)進尺：進尺：64786478英尺（英尺（1974.5m1974.5m） 平均機械鉆速：平均機械鉆

23、速：33.1ft/hr(10m/hr)33.1ft/hr(10m/hr)正常進尺：正常進尺：52245224英尺（英尺（8181） 造斜進尺：造斜進尺：12541254英尺（英尺（1919）TS1XL型是指頂部動力單元部分加長，比常規(guī)T1型渦輪鉆具增加了30多的渦輪單元用4 3/4TS1XL型渦輪鉆具給KGR50CTPXX孕鑲金剛石鉆頭提供動力，在6井眼里創(chuàng)造了單趟進尺世界記錄。在北海南部Shell Expro的一口水平井中單趟進尺達到了6478英尺（1974.5m),打破了原先螺桿保持的1333英尺（406.3m）的記錄。渦輪鉆具的總循環(huán)時間308小時用渦輪鉆具在阿爾及利亞的新紀錄用渦輪鉆具

24、在阿爾及利亞的新紀錄單趟進尺單趟進尺960米米4 3/4FBS T1-MK24 3/4FBS T1-MK2型渦輪鉆具曾在阿爾及利亞型渦輪鉆具曾在阿爾及利亞的的Cambrian RACambrian RA完成了最長的一次進尺完成了最長的一次進尺在Sonahess的一口水平井上，用4 3/4FBS T1-MK2型渦輪鉆具帶6孕鑲式金剛石鉆頭，以4.24.2米米/ /小時小時的機械鉆速，在EI Agreb油田的Cambrian Ra單趟進尺達到了960960米米。在Cambrian Ra使用PDM鉆具，用高速螺桿的情況下，最好的進尺是588米，最高機械鉆速為2.9米/小時側(cè)鉆：低井口應用和欠平衡導向

25、工側(cè)鉆：低井口應用和欠平衡導向工具具1.25的斜角的斜角典型的欠平衡側(cè)鉆應用實例典型的欠平衡側(cè)鉆應用實例位置：英國的北海南部 鉆完深度：19200英尺（5852.16米）地層：Rotliegendes SST 金剛石鉆頭：S280G89Y泥漿類型：水基泥漿 泥漿比重：8.6ppg（1.03g/cm3）排量：220Gpm（0.8m3/min） 鉆壓：212Klbs（0.9-5.4 t）井底壓力：1600psi(11Mpa) 地面壓力：3400psi(23.4Mpa)在6井眼里面，用4 3/4TS1(MK3)型、1.25導向渦輪鉆具帶孕鑲金剛石鉆頭完成了一口裸眼定向井。水平段中渦輪鉆具總進尺是39

26、02英尺（1189米），首先是鉆了754英尺（230米），然后由于導向工具出現(xiàn)問題起鉆，重新下進去后又鉆了3148英尺（960米）到井底。導向進尺2647英尺（806.8米）（68）只是在下入導向工具的情況下，準確地沿著設(shè)計的井眼軌跡非常好地完成了定向和鉆井作業(yè)。全程機械鉆速=37.3英尺小時（11.4米小時）渦輪鉆具總循環(huán)時間=262小時歷史記錄：歷史記錄：7 17 14 4渦輪鉆具美國懷俄明州渦輪鉆具美國懷俄明州螺桿最長壽命100小時，最大機械鉆速1.4英尺小時（0.4米小時）用7 1/4Sii Neyrfor渦輪鉆具帶9 1/2XTG46 Smith孕鑲金剛石鉆頭在伯靈頓能源公司創(chuàng)造了世

27、界紀錄：鉆到井底用了655個小時，渦輪鉆具的循環(huán)時間達到705個小時，機械鉆速是2.6英尺/小時（0.8米小時）。完成了9 1/2井眼部分，共鉆了1737英尺（529.4米），深度超過了24000英 尺（7315.2米）。完全適應16ppg（1.92g/cm3）油基泥漿和井底溫度超過380F（193）的工作環(huán)境在鉆到井底后，發(fā)現(xiàn)渦輪鉆具和鉆頭（2/3/WT/S/X/In/DU/TD）依然處于良好的工作狀態(tài)連續(xù)油管使用定向連續(xù)油管使用定向渦輪鉆具在帶壓進行欠渦輪鉆具在帶壓進行欠平衡鉆井的井中平衡鉆井的井中連續(xù)油管欠平衡鉆井的應用實例連續(xù)油管欠平衡鉆井的應用實例用連續(xù)油管接3-3/8T2(Mk2)

28、型定向渦輪鉆具，用帶壓進行欠平衡鉆井的方式，鉆完了3-7/8井眼的延伸段。以平均機械鉆速25英尺/小時（7.62米/小時）的情況下，共鉆了519英尺（158.2米）的新井眼，達到了所有施工目的。注意：機械鉆速最好的機械鉆速最好的PDMPDM鉆速的鉆速的2.52.5倍（同樣地層和總垂深）倍（同樣地層和總垂深） 井底溫度是井底溫度是167167位置：挪威 鉆完深度：12800英尺（3901.44米）地層：MudST/SST 金剛石鉆頭：D 72 901U泥漿類型：鹵水 泥漿比重：8.6ppg（1.03g/cm3）排量：90Gpm（0.34m3/min） 鉆壓：13Klbs（0.45-1.33 t）

29、井底壓力：700psi(0.05Mpa) 地面壓力：3900psi(26.9Mpa)在阿曼使用渦輪鉆具情況在阿曼使用渦輪鉆具情況 6 5/86 5/8的的FBSFBS型定向渦輪鉆具型定向渦輪鉆具 單趟鉆單趟鉆328328小時小時 井筒里井筒里1818天天 機械鉆速機械鉆速1616英尺小時（英尺小時（4.884.88米小時）米小時） 成功的完成了所有的定向目標成功的完成了所有的定向目標位置：位置：PDO Oman Well Ajeeb 1 PDO Oman Well Ajeeb 1 初鉆深度：初鉆深度：1079710797英尺（英尺（3290.93290.9米）米）鉆頭類型：鉆頭類型：8 3/8

30、Smith MA89PX PDC 8 3/8Smith MA89PX PDC 完鉆深度：完鉆深度：1486214862英尺（英尺（4529.94529.9米）米）變鈍級別：變鈍級別：3:3:WT:A:X:2:LT:BHA 3:3:WT:A:X:2:LT:BHA 總進尺：總進尺：40654065英尺（英尺（12391239米）米） 地層巖性：硬石膏巖、含鹽巖、粘土巖地層巖性：硬石膏巖、含鹽巖、粘土巖 泥漿比重：泥漿比重：15.7ppg15.7ppg（1.88g/cm1.88g/cm3 3）為為“S”S”型井眼，斜角達到型井眼，斜角達到9.39.3度，又降到度，又降到3.23.2度度 方位角方位角

31、 進出：進出：120.6/269.4120.6/269.4度度 彎筒角度調(diào)到彎筒角度調(diào)到1.01.0度度井斜井斜 進出：進出：5.0/3.25.0/3.2度度6 5/86 5/8定向渦輪鉆具的業(yè)績定向渦輪鉆具的業(yè)績 挪威的Statfjord油田 單趟管柱鉆完井段用最好的PDM最少要下4趟管柱 下傾和上傾角度從22.5 90 轉(zhuǎn)動角度從158 30 從AFE共鉆了9.5天英國北海，英國北海，MarnockMarnock油田，油田，BP ETAPBP ETAP項目項目8 8 井段，大約井段，大約6565斜角開始鉆，然后水平導向鉆至井底。斜角開始鉆，然后水平導向鉆至井底。 防砂管方式完井防砂管方式完

32、井灰?guī)r砂巖儲層8 18 122井眼井眼上傾段上傾段大約大約3 3100100灰?guī)r地質(zhì)導向段灰?guī)r地質(zhì)導向段油藏段油藏段- -開始用開始用PDMPDM鉆鉆 井號井號:22/24a-A03:22/24a-A03 為了上傾鉆井在為了上傾鉆井在PDMPDM上使用的是上使用的是11短保徑短保徑PDCPDC鉆頭鉆頭 兩趟鉆到了井底兩趟鉆到了井底 平均機械鉆速平均機械鉆速18.218.2英尺英尺/ /小時（小時（5.545.54米米/ /小時），總進尺小時），總進尺36423642英尺（英尺（1110.081110.08米）米） 由于井眼不規(guī)則不能將防砂篩管下到井底由于井眼不規(guī)則不能將防砂篩管下到井底 井號井

33、號:22/24a-A03z:22/24a-A03z 為了上傾鉆井在為了上傾鉆井在PDMPDM上使用的是上使用的是11短保徑短保徑PDCPDC鉆頭鉆頭 兩趟鉆到了井底兩趟鉆到了井底 平均機械鉆速平均機械鉆速14.314.3英尺英尺/ /小時（小時（4.374.37米米/ /小時），總進尺小時），總進尺39763976英尺（英尺（1211.891211.89米）米） 由于井眼不規(guī)則不能將防砂篩管下到井底由于井眼不規(guī)則不能將防砂篩管下到井底 然后使用然后使用6 5/86 5/8定向渦輪鉆具套筒式定向渦輪鉆具套筒式孕鑲金剛石鉆頭的組合鉆井孕鑲金剛石鉆頭的組合鉆井 井號井號:22/24a-A02:22/

34、24a-A02 一趟鉆，平均機械鉆速一趟鉆，平均機械鉆速29.329.3英尺英尺/ /小時（小時（8.98.9米米/ /小時），總進尺小時），總進尺38623862英尺英尺（1177.141177.14米）米） 井號井號:22/24a-A01zz:22/24a-A01zz 一趟鉆，平均機械鉆速一趟鉆，平均機械鉆速4242英尺英尺/ /小時（小時（12.812.8米米/ /小時），總進尺小時），總進尺18271827英尺英尺（556.9556.9米）米） 井號井號:22/24a-A04:22/24a-A04 一趟鉆，平均機械鉆速一趟鉆，平均機械鉆速20.220.2英尺英尺/ /小時（小時（6.1

35、66.16米米/ /小時），總進尺小時），總進尺10101010英尺（英尺（307.9307.9米）米） 井號井號:22/24a-A04z:22/24a-A04z（裸眼側(cè)鉆井）（裸眼側(cè)鉆井） 一趟鉆，平均機械鉆速一趟鉆，平均機械鉆速26.726.7英尺英尺/ /小時（小時（8.148.14米米/ /小時），總進尺小時），總進尺19611961英尺（英尺（597.8597.8米）米） 上述井完鉆后都成功地下入防砂篩管完井上述井完鉆后都成功地下入防砂篩管完井渦輪鉆具渦輪鉆具總結(jié)總結(jié)全球渦輪鉆具的故障平均時間全球渦輪鉆具的故障平均時間（19901990年年20042004年間的所有工具）年間的所有工

36、具） 總下入次數(shù)：5,604次 總進尺：3,538,796英尺（1,078,625米） 總運轉(zhuǎn)時間：367,080小時 工具故障次數(shù)：149次 故障百分比：2 .6%洗井防噴器測試鉆頭磨損天氣條件公司要求定向井眼問題測井隨鉆測量井漏鉆機設(shè)備完鉆渦輪鉆具井底工具串堵塞渦輪鉆具總結(jié)渦輪鉆具總結(jié) 特點特點 強動力輸出強動力輸出 所有都是金屬件所有都是金屬件 不同渦輪葉片類型不同渦輪葉片類型 模塊式工具模塊式工具( (軸承軸承/ /動力單元動力單元/ /穩(wěn)定器穩(wěn)定器) ) 內(nèi)可調(diào)式內(nèi)可調(diào)式“中心中心”穩(wěn)定器穩(wěn)定器 末端公扣式驅(qū)動軸頂端母扣式鉆頭末端公扣式驅(qū)動軸頂端母扣式鉆頭 不同地層需選擇相應的鉆頭，

37、不需要不同地層需選擇相應的鉆頭，不需要選擇不同動力單元選擇不同動力單元 極低的振動性極低的振動性 優(yōu)點優(yōu)點 最大機械鉆速最大機械鉆速 不受溫度約束不受溫度約束 強適應性強適應性 現(xiàn)場容易調(diào)整現(xiàn)場容易調(diào)整 預先定向預先定向 高質(zhì)量井眼定向性高質(zhì)量井眼定向性 高穩(wěn)定性高穩(wěn)定性 保護鉆頭、井下工具串、保護鉆頭、井下工具串、隨鉆測量等隨鉆測量等針對須家河地層使針對須家河地層使用渦輪的考慮用渦輪的考慮 須家河地層鉆進特點須家河地層鉆進特點砂泥巖地層，有橡皮地層的特點砂泥巖地層，有橡皮地層的特點泥漿密度高，對大部分地層來說，泥漿密度高，對大部分地層來說，正壓差很大正壓差很大位于深井段，起下鉆時間長位于深井

38、段，起下鉆時間長井眼質(zhì)量差井眼質(zhì)量差鉆具容易被損壞鉆具容易被損壞使用渦輪的優(yōu)點使用渦輪的優(yōu)點高轉(zhuǎn)速對橡皮地層進行高效研高轉(zhuǎn)速對橡皮地層進行高效研磨磨孕鑲金剛石鉆頭巖屑小，在大孕鑲金剛石鉆頭巖屑小，在大正壓差條件下容易被沖起正壓差條件下容易被沖起壽命長，起下鉆總時間少壽命長，起下鉆總時間少井眼平滑，高質(zhì)量井眼井眼平滑，高質(zhì)量井眼穩(wěn)定性好，保護井下工具穩(wěn)定性好，保護井下工具針對須家河地層使針對須家河地層使用渦輪的考慮用渦輪的考慮針對須家河地層使針對須家河地層使用渦輪的考慮用渦輪的考慮N am e of Sii-N eyrfor R epresentative渦 輪 公 司 代 表 姓 名A ddr

39、ess of Sii-N eyrfor R epresentative and contact num berSii-N eyrfor公 司 代 表 地 址 和 聯(lián) 系 電 話C ustom er N am e and A ddress用 戶 名 稱 和 地 址C ustom er C ontact N am e用 戶 聯(lián) 系 人 姓 名C ustom er C ontact Telephone and Em ail A ddresses用 戶 聯(lián) 系 電 話 和 電 子 郵 箱 地 址C ustom ers Principal O bjectives for Turbodrilling用 戶

40、 使 用 渦 輪 鉆 具 的 主 要 目 的D escription of C ustom ers long term program用 戶 使 用 渦 輪 鉆 具 的 長 期 計 劃1、 C ountry & location 國 家 和 地 區(qū)2、 R ig nam e 鉆 機 編 號3、 R ig operation cost 鉆 機 作 業(yè) 費 用4、 Est.W ell Spud date 估 計 渦 輪 井 開 鉆 日 期5、 Est.Job start date 估 計 渦 輪 工 具 使 用 日 期6、 H ole size 井 眼 尺 寸7、 D epth in 入 井 深 度8、 D epth out 出 井 深 度9、 M