1、寶石機(jī)械推出21項(xiàng)鉆采利器作者： 發(fā)布時(shí)間：2010-12-14 10:14:00 多年來(lái)，中國(guó)石油寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司以“為顧客提供創(chuàng)造卓越價(jià)值的石油鉆采裝備”為使命，堅(jiān)持以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，采取自主研發(fā)為主、產(chǎn)學(xué)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(guó)石油集團(tuán)公司裝備制造分公司、中國(guó)石油和石油化工設(shè)備工業(yè)協(xié)會(huì)主辦的寶石機(jī)械公司新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)上，共發(fā)布21項(xiàng)新產(chǎn)品。此次本刊特別介紹的14項(xiàng)新產(chǎn)品，涉及陸上、水上、水下三大鉆采業(yè)務(wù)集群，是該公司近兩年來(lái)研發(fā)成果的集中展示。2000米斜井鉆機(jī)該產(chǎn)品是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的交流變頻電驅(qū)動(dòng)斜直井鉆機(jī)，其整體技術(shù)水平與國(guó)外同類產(chǎn)品相當(dāng)，國(guó)

2、內(nèi)領(lǐng)先。該鉆機(jī)應(yīng)用了多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，僅用兩人可以操作。機(jī)械手鉆具排出機(jī)構(gòu)、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(guó)內(nèi)首創(chuàng)，適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸和快速搬家的要求。其技術(shù)特點(diǎn)是：采用模塊化設(shè)計(jì)，搬家移運(yùn)方便，主要部件集成在半掛車上，半拖掛模式運(yùn)輸；撬裝模式底座，臥倒后整體運(yùn)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(jī)械手、液壓大鉗、氣動(dòng)卡瓦、液壓排管架等機(jī)械化工具，使鉆具從排放、遞送到連接的整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)機(jī)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(shè)備適應(yīng)斜井作業(yè)的特殊要求；正副司鉆控制模式

3、，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆機(jī)的全面監(jiān)控；頂驅(qū)與游車采用一體化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊；PLC系統(tǒng)控制機(jī)械手作業(yè)，起放過(guò)程實(shí)現(xiàn)編程控制、實(shí)現(xiàn)夾持鉆具的快速對(duì)中及起放的安全鎖；絞車、泥漿泵、頂驅(qū)采用一檔無(wú)級(jí)調(diào)速，全數(shù)字化交流變頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鉆機(jī)的智能化控制。3000米車裝鉆機(jī)3000米車裝鉆機(jī)滿足了目前鉆井作業(yè)自動(dòng)化發(fā)展要求。整車符合汽車公告要求。該產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)有：主機(jī)動(dòng)力采用性能可靠的卡特皮勒柴油機(jī)和艾利遜變速箱；與國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，并車傳動(dòng)箱、角箱、轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)均為加強(qiáng)型設(shè)計(jì)，提高了產(chǎn)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(jīng)

4、優(yōu)化設(shè)計(jì)的兩節(jié)伸縮式結(jié)構(gòu)；鉆臺(tái)采用旋升式結(jié)構(gòu)，也可選配伸縮式結(jié)構(gòu)；專業(yè)廠生產(chǎn)的重型運(yùn)載車更適合油田作業(yè)工況。5000米拖掛鉆機(jī)最近，首臺(tái)5000米沙漠運(yùn)移拖掛鉆機(jī)出口中東。5000米拖掛鉆機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)包括：井架、底座整體直立移運(yùn)，輪軸總成可旋轉(zhuǎn)90度，滿足鉆機(jī)縱向和橫向移動(dòng)；井架、底座整體直立移運(yùn)時(shí)，設(shè)計(jì)有傾斜測(cè)量?jī)x，用于顯示移運(yùn)過(guò)程中的傾斜角度和超過(guò)設(shè)定值時(shí)的報(bào)警；井架可帶天車、游車、鉆井鋼絲繩、頂驅(qū)動(dòng)裝置等整體移運(yùn)，節(jié)省了拆裝時(shí)間；兩臺(tái)F-1600鉆井泵組、電纜橋架等為整體輪式移運(yùn)；動(dòng)力系統(tǒng)4臺(tái)機(jī)組及氣源房與15立方米日用油罐為整體移運(yùn)，2棟VFD房整體移運(yùn)；所有移運(yùn)系統(tǒng)用輪軸總成全部通用

5、，增強(qiáng)了輪軸總成的通用性和安全性；司鉆房設(shè)整體正壓送風(fēng)系統(tǒng)；底座采用油缸起升；鉆機(jī)設(shè)零排放系統(tǒng)；鉆機(jī)主機(jī)移運(yùn)采用剛性平衡四輪拖座。F1-800輕型泵針對(duì)輕型、簡(jiǎn)約化作業(yè)要求，寶石機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)研制了F1-800鉆井泵和F1-1600鉆井泵兩類產(chǎn)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(yán)格控制體積與重量化指標(biāo)的場(chǎng)合發(fā)揮特殊優(yōu)勢(shì)。如海洋鉆井及修井、沼澤地帶鉆井等。F1-800泵整機(jī)重量為11536千克，比F-800常規(guī)泵減重約3300千克，減重率達(dá)22.12%。 其技術(shù)特點(diǎn)是：鍛、鑄件組裝式曲軸運(yùn)行平穩(wěn)；“非壓蓋式”主軸承具有更好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(dòng)潤(rùn)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(yùn)動(dòng)摩擦等各潤(rùn)滑點(diǎn)處于良好的潤(rùn)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(jī)重量為20709千克，比F-1600常規(guī)泵減重約5200千克，減重率達(dá)20.22%。其技術(shù)特點(diǎn)是：鍛、鑄件組裝式曲軸運(yùn)行更加平穩(wěn)；“非壓蓋式”主軸承具有更好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(dòng)潤(rùn)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(yùn)動(dòng)摩擦等各潤(rùn)滑點(diǎn)處于良

7、好的潤(rùn)滑狀態(tài)；組裝式活塞桿結(jié)構(gòu)，在不拆卸缸套的前提下可快速更換活塞，可提高勞動(dòng)效率，減輕操作工作量。4000米低溫鉆機(jī)目前寶石機(jī)械公司為俄羅斯用戶提供的3臺(tái)4000米低溫鉆機(jī)，結(jié)構(gòu)新穎、性能先進(jìn)，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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該類型鉆機(jī)采用先進(jìn)的交流變頻技術(shù)，鉆機(jī)井架、底座采用雙升式結(jié)構(gòu)，利用油缸進(jìn)行井架、底座起升。該鉆機(jī)共有17個(gè)半拖掛移運(yùn)單元，可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)內(nèi)完成叢式井的井間搬遷。 最大的亮點(diǎn)是，鉆機(jī)可以在-4545溫度范圍內(nèi)可正常工作，在-6045溫度范圍內(nèi)可滿足存儲(chǔ)要求。由于采用了先進(jìn)的熱空氣加熱技術(shù)，可使鉆機(jī)保溫棚內(nèi)工作區(qū)域溫度達(dá)到51

8、0。此外，采用蒸汽加熱技術(shù)對(duì)立根盒、泥漿罐及泥漿泵組進(jìn)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(chǎn)品功率大、體積小，重量輕，特別適合在海洋鉆井平臺(tái)中使用。技術(shù)方面，在統(tǒng)一缸套規(guī)格下，允許以遠(yuǎn)高于額定值的沖數(shù)運(yùn)行，其流量調(diào)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(dǎo)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(wèn)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(jī)構(gòu)外置，電機(jī)頂置，既提高了效率和精度，又節(jié)省了空間。 永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆井泵組寶石機(jī)械

9、用兩三年時(shí)間推出了該泵組，由于設(shè)計(jì)新穎，配備交流同步低速大扭矩永磁電機(jī)，使之高效節(jié)能。該泵組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，永磁電機(jī)直接安裝在鉆井泵的輸入軸軸頭上 ，省去了傳動(dòng)環(huán)節(jié)，維修故障點(diǎn)少；泵組體積小，重量輕，尤其適合對(duì)重量有較高的場(chǎng)合。TZG-130鐵鉆工鐵鉆工是一種進(jìn)行鉆桿、鉆鋌接頭和沖扣的井口機(jī)械化工具。該型號(hào)鐵鉆工，上扣扭矩可遙控、精確調(diào)節(jié)；程序控制，操作簡(jiǎn)便，一次“點(diǎn)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(yīng)急工況按鈕，完成上扣或卸扣作業(yè)，能夠遠(yuǎn)距離遙控“鐵鉆工”工作，操作人員可以遠(yuǎn)離井口危險(xiǎn)區(qū)域；可編程定位“鐵鉆工”到井口、鼠洞的多個(gè)位置；與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，沖扣和旋扣扭矩大；可方便

10、地在270°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，便于需要時(shí)讓出鉆臺(tái)空間。BYJ18-21/35不壓井作業(yè)機(jī)技術(shù)方面，該產(chǎn)品采用環(huán)形防噴器球形膠芯或筒狀膠芯動(dòng)、靜態(tài)工作密封技術(shù),密封膠芯配有儲(chǔ)能器伺服機(jī)構(gòu)，工作中振動(dòng)小，膠芯磨損少，使用壽命長(zhǎng)；采用了舉升油缸上升快、下行慢的差動(dòng)回路控制技術(shù)；采用了快速更換閘板的專用防噴器。與國(guó)外同類型作業(yè)機(jī)相比，增加了管柱滑道、液壓調(diào)平支架和液壓伸縮桅桿（淺井時(shí)可獨(dú)立完成作業(yè)），功能更加齊全。壓實(shí)股鉆井鋼絲繩壓實(shí)股鉆井鋼絲繩外層采用壓實(shí)股，中心為鋼芯繩。壓實(shí)股為面接觸股，由壓實(shí)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(shí)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(cè)井車10000米（12.7mm)測(cè)井車是新一代高檔次測(cè)井車。主要用于井深10000米（12.7mm)以內(nèi)的測(cè)井、試井、隨鉆測(cè)井等作業(yè)。 其技術(shù)特點(diǎn)包括：大容量高強(qiáng)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(shí)周圍形成一個(gè)較大的磁場(chǎng)。因此，絞車滾筒必須有很好的抗磁化性能，方可保證測(cè)井儀器正常工作。由于增設(shè)了外置控制模塊，一旦電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可應(yīng)用外置控制模塊實(shí)現(xiàn)測(cè)井作業(yè)，有效保護(hù)井下電纜及儀器。可實(shí)現(xiàn)超低速大范圍的作業(yè)速度。實(shí)現(xiàn)了大范圍速度控制、超低速測(cè)井，速度范

12、圍達(dá)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(hào)鉆頭適用于低抗壓強(qiáng)度的軟到中等地層。根據(jù)地層特性設(shè)計(jì)適合的硬質(zhì)合金齒；牙輪齒面結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(shù)參數(shù)：鉆頭型號(hào)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)）及FZ35-35C、2FZ35-35C單、雙閘

13、板防噴器（卡麥隆結(jié)構(gòu)）。該產(chǎn)品適用于井口壓力不超過(guò)35MPa的高壓油氣井，可配備液控系統(tǒng)單獨(dú)使用，也可以與其它防噴器組合配套使用。 其技術(shù)特點(diǎn)是：頂蓋與殼體采用絲扣連接，底部均采用法蘭螺栓連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhǎng)橢圓形，增加殼體的耐壓強(qiáng)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(chǎn)品的安全可靠。 宏華五種新品隆重上市作者： 發(fā)布時(shí)間：2010-09-30 11:39:24 在宏華（中國(guó)）投資有限公司掛牌典禮上，宏華集團(tuán)同時(shí)宣布推出復(fù)合連續(xù)管鉆機(jī)、直驅(qū)頂驅(qū)、直驅(qū)絞車、直驅(qū)五缸泵、i

14、Drll鉆井設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控這五種新產(chǎn)品。該公司相關(guān)研發(fā)負(fù)責(zé)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(lái)將繼續(xù)根據(jù)市場(chǎng)需求變化，不斷推出更多高質(zhì)量的新產(chǎn)品。復(fù)合連續(xù)管鉆機(jī)宏華ZJ30/1350CT復(fù)合連續(xù)管鉆機(jī)，為國(guó)內(nèi)首臺(tái)復(fù)合連續(xù)管鉆機(jī)。它將連續(xù)管鉆井裝備和常規(guī)鉆井裝備集成在一臺(tái)鉆機(jī)上，可實(shí)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(chǎng)進(jìn)行。該鉆機(jī)最大鉤載135T，注入頭采用液壓驅(qū)動(dòng)，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(dá)2000m。該型號(hào)復(fù)合連續(xù)管鉆機(jī)配備了全套的自動(dòng)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(tái)上，該鉆機(jī)配備了輕便鐵鉆工、液壓卡瓦和下套管裝置等井口自動(dòng)化機(jī)具，不僅能降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，更能減少潛在事故的發(fā)生。ZJ30/1350復(fù)合連續(xù)管鉆機(jī)大量采用了交流變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)，在鉆井過(guò)程中，pLC系統(tǒng)能監(jiān)測(cè)鉆機(jī)的性能、操作和鉆井過(guò)程，通過(guò)司鉆房的觸摸屏輸入相應(yīng)的鉆井參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井過(guò)程的自動(dòng)控制，并進(jìn)行事故報(bào)警，提高了鉆井作業(yè)的安全性和可靠性。該鉆機(jī)的主要設(shè)備安裝在三臺(tái)大型拖車上，移運(yùn)性能良好，能滿足客戶經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)淺層常規(guī)和非常規(guī)油氣資源的需要。直驅(qū)頂驅(qū)宏華集團(tuán)在傳統(tǒng)頂部驅(qū)動(dòng)裝置的基礎(chǔ)上，采用機(jī)電液一體化設(shè)計(jì)，集成、融合了電機(jī)直驅(qū)技術(shù)和數(shù)控交流

16、變頻控制技術(shù)，開發(fā)研制了一種新型系列化的電機(jī)直驅(qū)頂部驅(qū)動(dòng)裝置。與傳統(tǒng)頂部驅(qū)動(dòng)裝置相比，宏華直驅(qū)頂驅(qū)具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：1.采用電機(jī)直驅(qū)方式，取消了中間機(jī)械變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸鉆進(jìn)，降低了傳動(dòng)能耗。2.采用模塊化設(shè)計(jì)，加工工藝性好，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便、故障率低等優(yōu)點(diǎn)。3.軸承選用高可靠性脂潤(rùn)滑，節(jié)省了齒輪、軸承等專用潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)置，極大地減少了現(xiàn)場(chǎng)使用維護(hù)的工作量。4.直驅(qū)電機(jī)可短時(shí)提供更高的鉆井作業(yè)扭矩，不受機(jī)械變速器固定設(shè)計(jì)強(qiáng)度的影響。5.電機(jī)采用獨(dú)特的風(fēng)冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，整機(jī)的散熱冷卻能力更強(qiáng)。 目前宏華推出了DQ40BZ、DQ70BZ、DQ90BZ、DQ120BZ四個(gè)型號(hào)的

17、直驅(qū)頂驅(qū)，名義鉆井深度分別可達(dá)4000米、7000米、9000米、12000米。其中，DQ40BZ直驅(qū)頂驅(qū)在俄羅斯鉆井現(xiàn)場(chǎng)使用狀況良好。行星減速系列絞車宏華集團(tuán)開發(fā)的系列行星減速絞車包括70DB、90DB、120DB等型號(hào)。該系列絞車具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：充分利用行星機(jī)構(gòu)傳遞功率范圍寬、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、速比大、傳動(dòng)效率高等特點(diǎn)，采用NGW型2K-H行星減速器傳動(dòng)，合理選擇均載裝置，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，實(shí)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(shí)現(xiàn)最大輸出扭矩350000N.m左右。該系列絞車與國(guó)內(nèi)外同規(guī)格絞車相比重量、體積可以減小1/4以上，性價(jià)比高；扭矩大，滾筒大，繩數(shù)減少，鋼絲繩壽命延長(zhǎng)

18、，效率提高，鉤速加快，最高鉤速可以達(dá)到2.03m/s。五缸直驅(qū)泵組宏華5NB系列電機(jī)直驅(qū)鉆井泵組利用交流變頻電機(jī)的電機(jī)軸作為小齒輪軸，驅(qū)動(dòng)曲軸工作；采用5缸結(jié)構(gòu)，介質(zhì)排量波動(dòng)減小，不需要再設(shè)置排出空氣包，減少了設(shè)備的故障率；排出液缸為整體式，結(jié)構(gòu)緊湊，排出管路內(nèi)置，無(wú)需設(shè)置單獨(dú)的排出管路；缸套級(jí)數(shù)大大減少，無(wú)需因鉆井工藝的要求不同而頻繁更換缸套；采用特殊設(shè)計(jì)的交流變頻電機(jī)，電機(jī)壽命長(zhǎng)，具有高可靠性和高穩(wěn)定性；當(dāng)泥漿泵過(guò)載時(shí)，通過(guò)控制電機(jī)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(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)宏華iDrill 鉆井設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由井場(chǎng)客戶端系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中

19、心服務(wù)器系統(tǒng)兩大部分組成，分布在不同區(qū)域的鉆井通過(guò)iDrill井場(chǎng)客戶端系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心聯(lián)系，將現(xiàn)場(chǎng)工況信息、工作報(bào)表等傳送到數(shù)據(jù)中心進(jìn)行統(tǒng)一管理，同時(shí)鉆井專家可以在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行實(shí)時(shí)及歷史的數(shù)據(jù)分析，指導(dǎo)解決問(wèn)題，保障鉆井作業(yè)有效進(jìn)行，為設(shè)備的維護(hù)、研發(fā)生產(chǎn)等積累經(jīng)驗(yàn)。其特點(diǎn)是：實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，可降低打井成本、優(yōu)化人員配置；強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，且能夠保存多達(dá)200天的數(shù)據(jù)；支持多達(dá)30個(gè)井點(diǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控；遠(yuǎn)程圖像采集，猶如親臨現(xiàn)場(chǎng)；報(bào)表管理使鉆井管理更加輕松。看美國(guó)PDC鉆頭技術(shù)最新進(jìn)展（一）作者： 發(fā)布時(shí)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(jié)構(gòu)鉆頭也應(yīng)用了新型切削齒技術(shù)和新型材料，同時(shí)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(jié)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(shù)實(shí)際上也就是在開發(fā)切削齒方面的材料技術(shù)，以便使鉆頭能夠在極度研磨性的地層中鉆進(jìn)，這類齒能夠鉆硬地層和軟地層之間的過(guò)渡層以及夾層地層而不會(huì)發(fā)生斷裂。在鉆頭本身的材料性質(zhì)方面也有所發(fā)展，使得鉆頭更為堅(jiān)韌耐用，使設(shè)計(jì)工程師們能夠?qū)DC鉆頭設(shè)計(jì)用于鉆更硬的地層。使用更為堅(jiān)韌的材料，可以增加布齒密度，從而又使得鉆頭更為堅(jiān)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(qiáng)的地層中實(shí)現(xiàn)更大的進(jìn)尺。美國(guó)史密斯國(guó)際公司的專家認(rèn)為：切

21、削齒越好，鉆頭鉆進(jìn)的時(shí)間就越長(zhǎng)，且能夠鉆更硬和研磨性更強(qiáng)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(jìn)，首先就必須使鉆頭上的切削齒能夠適應(yīng)。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(dāng)鉆頭工作已經(jīng)足夠穩(wěn)定時(shí)，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(diǎn)主要是集中在切削齒技術(shù)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(lái)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(shí)間和資金。國(guó)民油井華高公司的專家認(rèn)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(zhǎng)。當(dāng)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(huì)較低，但是，由于不用頻繁起下鉆更換鉆頭，所以還是能夠?yàn)殂@井作業(yè)商節(jié)省時(shí)間和資金。例如，所需鉆進(jìn)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(gè)井段，這與布齒密度低但只能鉆500英尺的鉆頭相比，對(duì)于鉆井承包商而言成本還是較低的，因?yàn)檫@一只鉆頭能夠始終在井下鉆進(jìn)而不用進(jìn)行起下鉆作業(yè)來(lái)更換鉆頭。下面是美國(guó)幾家主要鉆頭制造商在PDC鉆頭技術(shù)方面的最新發(fā)展動(dòng)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(diào)查了許多鉆頭參數(shù)以便改善鉆頭機(jī)械鉆速、耐用性、穩(wěn)定性、可操縱性、理想的切削結(jié)構(gòu)負(fù)載以及切削齒材料性質(zhì)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)制造的。該公司在鉆頭設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了有限元分析以保證鉆頭的結(jié)構(gòu)和機(jī)械完整性，采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)原理來(lái)評(píng)估鉆頭水力結(jié)構(gòu)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(jìn)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(jié)構(gòu)使其能夠有效地鉆進(jìn)多種巖層而不會(huì)犧牲其良好的鉆進(jìn)性能，且該公司的切削深度控制（DOCC）技術(shù)使鉆頭更加穩(wěn)定，有助于更好的工具面控制。強(qiáng)化金剛石體積管理技術(shù)使切削結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化，從而能夠根據(jù)具體用途來(lái)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(yīng)用了一種專有的鉆頭動(dòng)態(tài)模型和受力分布方法，這能使切削結(jié)構(gòu)的受力更為一致，鉆進(jìn)時(shí)需要較少的能量，且能在較低的機(jī)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)證明其耐磨性是前期切削齒的6倍；同時(shí)還優(yōu)化了金剛石層與碳化鎢基托之間的界面以實(shí)現(xiàn)更好的耐用性和熱穩(wěn)定性；采取新工藝使殘余應(yīng)力遠(yuǎn)離切削刃，再加上相應(yīng)的穩(wěn)定技術(shù)，發(fā)生對(duì)切削齒來(lái)說(shuō)的極度或損壞性負(fù)載的可能性大為減小。在Barnett頁(yè)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(diǎn)呈相切狀態(tài)的情況下達(dá)到了每小時(shí)47英尺的平均機(jī)械鉆速，這次鉆進(jìn)為鉆井作

25、業(yè)商節(jié)省了近35個(gè)小時(shí)，與鄰井相比降低作業(yè)成本58,000美元。在美國(guó)德克薩斯州的一個(gè)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(guò)渡區(qū)的硬砂巖和軟頁(yè)巖層段，這只鉆頭以每小時(shí)21.3英尺的鉆速鉆進(jìn)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(jìn)尺提高122%，這次鉆進(jìn)為作業(yè)商節(jié)約了18個(gè)多小時(shí)，降低成本達(dá)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(jié)劑都使用了更為耐沖蝕的材料以防止液體沖蝕，該公司認(rèn)為，其PDC齒是目前市場(chǎng)上熱機(jī)械性能最好的齒。經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)的破碎現(xiàn)象，從而有助于在實(shí)現(xiàn)更大進(jìn)尺的情況下保持切削刃的鋒利。在定向鉆井應(yīng)用中，F(xiàn)X固定切削齒鉆頭有效地補(bǔ)充了哈里伯頓公司所屬Sperry Drilling公司的Geo-Pilot旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向裝置以及相匹配的SlickBore鉆井系統(tǒng)，在加強(qiáng)了鉆斜控制的同時(shí)，還通過(guò)其抗沖擊減振齒的作用減小了鉆頭振動(dòng)，抗沖擊減振齒能夠通過(guò)在井底巖脊間跟蹤運(yùn)動(dòng)從而減少跳鉆并使側(cè)向振動(dòng)趨于穩(wěn)定。如果用于硬地層鉆井，則該鉆頭可以

27、設(shè)計(jì)成雙排齒結(jié)構(gòu)以便增加鉆進(jìn)所需的金剛石量，但又不會(huì)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(shí)需要一種能在單次鉆進(jìn)6 1/8英寸井段時(shí)提高機(jī)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(jìn)便鉆完了972米長(zhǎng)的井段，創(chuàng)下了每小時(shí)70.4米的機(jī)械鉆速，比鄰井最高的機(jī)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(kuò)眼器進(jìn)行鉆井的挑戰(zhàn)是在非均質(zhì)地層中進(jìn)行鉆進(jìn)，原因是鉆頭和擴(kuò)眼器常常處在不同的地層中，從而會(huì)造成加在鉆頭和擴(kuò)眼器上的鉆

28、壓和扭矩不穩(wěn)定，除了此類側(cè)向和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方面的挑戰(zhàn)以外，在深水鉆井中的鉆機(jī)安裝也頗為不易，所以正確的選擇鉆頭和擴(kuò)眼器就顯得格外重要。具體的挑戰(zhàn)體現(xiàn)在當(dāng)遇到較硬地層或夾層時(shí)鉆頭和擴(kuò)眼器切削結(jié)構(gòu)的過(guò)渡方面，例如，當(dāng)鉆頭已進(jìn)入硬地層而擴(kuò)眼器卻仍在較軟地層中時(shí)，在地面上所顯示的主要鉆壓實(shí)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(chǎn)生的。當(dāng)鉆頭開始在硬地層中鉆進(jìn)時(shí)，切削力會(huì)迅速變化，極易產(chǎn)生側(cè)向振動(dòng)。如果鉆頭上的扭矩增加很大的話，還會(huì)引發(fā)粘滑現(xiàn)象。隨著鉆進(jìn)的繼續(xù)，擴(kuò)眼器進(jìn)入較硬地層，施加到擴(kuò)眼器上的鉆壓和扭矩會(huì)增加，相反，鉆頭上的扭矩和鉆壓則會(huì)減小，隨著擴(kuò)眼器切削結(jié)構(gòu)進(jìn)入抗壓強(qiáng)度較大的巖層，擴(kuò)眼

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

30、（國(guó)民油井）井下公司特地開發(fā)了SystemMatcher鉆頭/擴(kuò)眼器選型軟件以便優(yōu)化鉆頭和擴(kuò)眼器進(jìn)攻性以及穩(wěn)定性之間的匹配。首先從數(shù)據(jù)庫(kù)中選取Anderreamer工具的類型，并輸入地層強(qiáng)度的可變性以及特定鉆井應(yīng)用所期望的轉(zhuǎn)速（RPM）和機(jī)械鉆速（ROP）范圍，在此基礎(chǔ)上，SystemMatcher便會(huì)應(yīng)用邏輯表來(lái)描述鉆頭和Anderreamer工具的穩(wěn)定性和進(jìn)攻性以使鉆頭與所選的擴(kuò)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(kuò)眼器一同使用，所鉆井段完全符合定向井要求

31、，且鉆進(jìn)時(shí)的扭轉(zhuǎn)和側(cè)向振動(dòng)非常低，鉆頭和擴(kuò)眼器的鈍化狀態(tài)顯示磨損很小且沒(méi)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(kuò)眼器與 NOV里德海卡洛格公司的12 ¼英寸MSR813S鉆頭一同使用，該組合很順利的鉆完了整個(gè)井段，鉆進(jìn)過(guò)程中振動(dòng)非常小，沒(méi)有發(fā)生鉆具失效，且滿足了全部定向目標(biāo)的要求看美國(guó)PDC鉆頭技術(shù)最新發(fā)展（二）作者： 發(fā)布時(shí)間：2011-02-15 10:23:46 隨著北美地區(qū)頁(yè)巖地層探明儲(chǔ)量的增加，各大鉆頭制造商都將目光集中到應(yīng)對(duì)在這類地層鉆井的挑戰(zhàn)上，或是開發(fā)出新結(jié)構(gòu)的鉆頭產(chǎn)品，或是在現(xiàn)有鉆頭結(jié)構(gòu)

32、基礎(chǔ)上進(jìn)行強(qiáng)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(dòng)態(tài)。這期繼續(xù)介紹美國(guó)三家公司的技術(shù)發(fā)展情況。Shear Bits公司快速通盤考慮鉆頭開發(fā)過(guò)程能夠大幅提高鉆頭的鉆井性能，該方法的一個(gè)成功案例就出現(xiàn)在加拿大西部市場(chǎng)，在Spearfish油頁(yè)巖區(qū)塊以創(chuàng)記錄的（短）時(shí)間鉆完了難于鉆進(jìn)的單眼水平井段。所鉆井的輪廓包括一個(gè)相對(duì)短的直井段，然后是一個(gè)小半徑造斜以及一個(gè)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(méi)有鉆頭能夠在全部三個(gè)井段都同時(shí)獲得最好的性能。

33、前期在該地區(qū)鉆井時(shí)在垂直井段達(dá)到每小時(shí)150米的機(jī)械鉆速是較常見的，在彎曲井段的目標(biāo)造斜率為每30米8°9°，另外，水平井段的平均長(zhǎng)度大約為700米，通常的機(jī)械鉆速都在每小時(shí)50米以上，因此，所存在的一個(gè)很大的挑戰(zhàn)就是要開發(fā)出一種高機(jī)械鉆速，且在彎曲井段能打出高造斜率，在水平井段能夠?qū)崿F(xiàn)很好的穩(wěn)斜效果而不需要過(guò)度的對(duì)鉆頭進(jìn)行操控的PDC鉆頭。還有一個(gè)重要的方面就是要使鉆頭結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)了一只7-7/8英寸的SD413E PDC鉆頭。該鉆頭的初期性能目標(biāo)是使鉆頭在造斜井段實(shí)現(xiàn)最大的可操控性，而通過(guò)限制造斜或降斜趨

34、勢(shì)從而最大程度的減小在水平分支內(nèi)的滑動(dòng)時(shí)間。該鉆頭的特點(diǎn)是具有加長(zhǎng)的螺旋保徑墊結(jié)構(gòu)以加強(qiáng)鉆頭在水平井段中的穩(wěn)斜能力，以及具有主動(dòng)切削結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的鉆頭被使用了4次，每次鉆進(jìn)時(shí)的定向響應(yīng)都很好，但該公司技術(shù)人員又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)能夠在垂直井段提高機(jī)械鉆速（ROP）的機(jī)會(huì)，所以在隨后的六個(gè)星期的時(shí)間內(nèi)，該公司又在前期結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上開發(fā)出4種結(jié)構(gòu)的鉆頭，這4種新的鉆頭在鉆井時(shí)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(jī)只用了3.5天的時(shí)間，與最初結(jié)構(gòu)鉆頭的首次鉆進(jìn)相比，整個(gè)井段的平均機(jī)械鉆速幾乎翻了一番。在該項(xiàng)目開始時(shí)，該公司設(shè)計(jì)的SD413E P

35、DC鉆頭的平均機(jī)械鉆速為每小時(shí)2833米，但針對(duì)具體用途對(duì)鉆頭進(jìn)行優(yōu)化后，取得了每小時(shí)57米的平均機(jī)械鉆速，且在垂直井段的瞬時(shí)機(jī)械鉆速達(dá)到了每小時(shí)200米。新型鉆頭很容易就能實(shí)現(xiàn)9°/30米的造斜速度，在井眼側(cè)向部分的滑動(dòng)時(shí)間保持在低于6%的水平。史密斯國(guó)際公司史密斯國(guó)際公司對(duì)在巖石/切削齒界面處產(chǎn)生的摩擦熱進(jìn)行了詳細(xì)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(jìn)的一個(gè)主要因素。該公司還對(duì)PDC鉆頭在深井和高溫井中鉆進(jìn)時(shí)通常會(huì)遇到的熱降解和微掉塊現(xiàn)象也進(jìn)行了縝密的分析。該公司的研究表明，不同的應(yīng)用需要不同的切削齒性能。一般而言，如要高效的鉆進(jìn)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(qiáng)度更大的地層最為合適。該公司開發(fā)的ONYX切削齒技術(shù)是世界上第一種全面考慮了三個(gè)關(guān)系到PDC切削齒壽命長(zhǎng)短關(guān)鍵因素的剪切切削元件，這三個(gè)關(guān)鍵因素包括熱穩(wěn)定性、耐磨性和抗沖擊性。無(wú)論是與以前的標(biāo)準(zhǔn)齒還是優(yōu)質(zhì)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(zhǎng)的疲勞壽命。這種新型切削齒的生產(chǎn)分為兩個(gè)步驟，首先用傳統(tǒng)的高溫高壓工藝制造出優(yōu)質(zhì)的聚晶金剛石（PCD）層，然后對(duì)該金剛石層進(jìn)行酸處理以便得到無(wú)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(jìn)行另一次高溫高壓處理。對(duì)最終產(chǎn)品還要再進(jìn)行一

37、次處理以便清除掉第二次高溫高壓工藝過(guò)程中的滲入材料。與標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)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(yàn)后的鈍化狀況也更好。而在沒(méi)有進(jìn)行冷卻的一次類似試驗(yàn)中，這種新型ONYX切削齒比傳統(tǒng)統(tǒng)優(yōu)質(zhì)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(shí)效果十分不理想，該井段含有既硬且又有研磨性的砂巖/頁(yè)巖夾層地層，地層抗壓強(qiáng)度大于20,000 psi。鉆該井段時(shí)通常需要用48只鉆頭，PDC鉆頭大多數(shù)情況下起出時(shí)鈍化狀況都很差，既有縮徑現(xiàn)象又有齒的嚴(yán)重磨損現(xiàn)象。在該地區(qū)

38、改進(jìn)鉆井的初期目標(biāo)是一次鉆進(jìn)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(guó)際公司設(shè)計(jì)并制造了裝有加強(qiáng)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(hào)和5號(hào)井中被用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆具組合上成功鉆進(jìn)了研磨性很大的地層。在2號(hào)井中，該鉆頭鉆完了從鉆井斜到總深（TD）的整個(gè)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(shí)間，成本降低了二百萬(wàn)美元。在5號(hào)井中，進(jìn)尺和機(jī)械鉆速幾乎都翻了倍，并且還有助于LWD（隨鉆測(cè)井）的數(shù)據(jù)捕獲，因而消除了鉆井以后再進(jìn)行測(cè)井的需要。與3口鄰井的平均數(shù)據(jù)（6次鉆頭鉆進(jìn)）相比，這種新型鉆頭的進(jìn)尺(1,702 米)提高