浅析国外钻井工具技术的进展

所属栏目:工业设计论文 发布日期:2012-11-28 09:32 热度:

  摘要:随着我国石油勘探行业的大力发展,对于钻井工具技术的研究也在不断的深入。但是由于我国制造业的不发达性,钻井工具技术的发展相对于一些西方国家来说,还有较大的差距。本文主要介绍了国外垂直钻井工具、旋冲钻井工具等两类类钻井工具技术的发展,并进一步阐述了国外目前所研发的小井眼钻井工具技术的发展。为我国钻井技术的发展趋势提供了有力的理论基础。

  关键词:钻井工具,钻井设备,垂直钻井,旋冲钻井

  钻井工具是石油勘探、油气开发行业中重要的机械设备之一,随着我国油气开发范围不断的扩大,勘探工程的地理环境也趋于复杂化,特别是对于海洋中油气钻井技术的发展来说,对于钻井工具的要求也是越来越高,因此对于钻井工具技术的研究具有一定的现实意义。近年来,国外一些国家在钻井工具技术方面投入了大量的资金以及人力资源,故在钻井工具技术方面得到了很大的发展,特别是在垂直钻井工具、旋冲钻井工具以及固井工具等几类钻井工具技术方面的研究成果是值得我们学习的。

  一、探究国外垂直钻井工具技术的发展

  随着我国勘探行业的大力发展,钻井工具在石油工程中具有重要的地位,如今勘探开发正在朝着区域复杂化的方向发展,各种复杂勘探环境对于钻井工具的要求也在不断提高,为了更好地能够让垂直钻井工具在勘探过程中能够按着既定的设计路线进行石油勘探,国外的很多国家都致力于对垂直钻井技术的精度控制,国际上已经研制出比较智能化的垂直钻井系统。

  (一) 旋转导向自动垂直钻井系统分析

  旋转导向自动垂直钻井系统中比较典型的例子就是有斯伦贝谢公司生产研发的Power V 垂直钻井系统,其主要钻进的方式为旋转进入的方式,同时采用大钻压钻的方式行进,进而可以精确的控制钻井工具的行程轨迹。旋转导向自动垂直钻井系统中实现对垂直钻井工具轨迹精确控制的两个装置主要是计算机控制系统和机械自动纠斜系统,两者之间实现了对垂直钻井工具的全部控制,其中计算机控制象征着整个自动垂直钻井系统的“指挥中心”, 其中装有钻井液驱动的发电机、陀螺和各种传感器,不受钻铤的制约。机械纠斜系统主要属于机械式的执行机构,是连接转头和计算机控制系统的重要组成部分。其包含一个钻井液导流阀以及三个伸缩块。

  (二) 旋转导向自动垂直钻井系统的应用效果分析

  Power V 垂直钻井系统具有很好的应用效果,经过实际应用效果评测可知,其能将井斜角由3.5度降低为0度,并且钻井的效率也比其他垂直钻井系统要高的多。另外,Power V 垂直钻井系统最大的有点就是工作周期是其他垂直钻井系统工作周期的两倍,故可以保证稳定的工作时间。

  二、探究国外旋冲式钻井工具技术的发展

  如今,世界各个国家所研究出来的旋冲式钻井工具的动力形式比较多,主要有气动、液动以及电动等形式,在石油勘探领域中,比较常用的是气动的动力形式为基础的旋冲式钻井工具,下面我们详细的分析一下其主要的技术原理。

  (一)气动旋冲钻井工具技术的研究

  气动旋冲钻井工具其中最主要的构成部分就是气动冲击器,其也是实现气动旋冲钻井工具工作的重要动力源。气动冲击器也可以称为空气锤子,它是气动旋冲钻井工具中重要的组成部分。根据气动冲击器中的动力介质不同,可以分为空气冲击器、雾化冲击器、以及泡沫冲击器等,根据其他的配气方式不同,我们也可以分为有阀式和无阀式两种。有阀式气动冲击器与无阀式气动冲击器中的动力控制是不同的,前者石油配气机构的阀片控制的,后者主要是由活塞和缸体侧壁上的配气系统而控制的。对于气动冲击器方面的研究,西方发达国家的气动冲击器产品几乎占据了整个国际市场。

  (二)液动旋冲钻井工具技术的研究

  液动冲击器也可以称之为“液动锤”,其是液动旋冲钻井最为关键的井下动力钻具,如今有很多国外的公司对液动冲击器方面的研究都处于比较先进的水平,其中有美国Smithtool 公司、Ander-gauge 公司、AWDS 公司、Sperry 钻井服务公司, 德国克劳斯塔尔工业大学, 日本TONE 公司,加拿大SDS.Digger tools 公司,挪威国家石油公司等, 其研究主要以各类阀式冲击器为主。

  我们来简单的介绍一下由Ander-gauge 公司研发的一种液动冲击器。该冲击器受到周期性变化的液体压力作用,其内的碟形弹簧安装在芯轴台肩与上头体凸缘之间,处于下头体螺纹接头端与中空活塞之间,能产生2 个轴向的弹簧力,对于中空活塞的往复运动及实现旋冲钻井效果起到关键作用

  三、总结

  以上我们简要的介绍了国外钻井工具技术主要研究的进展,通过对上述的较为先进的钻井技术的研究可以为我国未来的钻井工具技术的发展提供有力的依据,对于钻井工具技术的研究要结合现代化先进技术,如计算计算机控制技术、传感器技术、检测技术等,进而实现钻井工具的智能化、现代化,其实对于钻井工具技术的研究,我国也有很多技术成果,比较典型是对于负压脉冲钻井工具技术的研究,其有效的解决了勘探作业中,对于深井、超深井机械钻速慢等一系列的问题。我国未来钻井工具的发展应该积极借鉴国外的一些先进的自动控制以及制造技术,同时还要注重技术的创新性,这样才能让我国钻井工具产品在世界市场中占有一定的份额,进而促进我国经济的发展。

  参考文献:

  [1].朱德武.国外新型钻井技术进展[J].中外能源.2011,16(4):41-46

  [2].魏强 , 李黔 , 曹叔尤.一种新型负压脉冲钻井工具的设计及研究[J].石油矿场机械.2007,36(6):39-41.

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