百吨钻柱在深层地下跳起“扭扭舞”
4月2日,扭扭舞中国石化胜利石油工程公司智能信息技术支持中心(以下简称智信中心)自主研发的百吨钻柱双向扭转系统投入应用。应用了该系统的钻柱商541区块钻井周期从25天以上缩短至5天以内,打破中国石化系统3500—4000米钻井最短周期纪录。深层其中,地下商541-斜29井仅用4.17天钻完3543米,跳起比历史钻井周期缩短84%以上,扭扭舞机械钻速提高300%以上。百吨 在钻井界,钻柱钻柱是深层钻头以上,水龙头以下的地下钢管柱总称。它的跳起主体包括方钻杆、钻杆、扭扭舞钻铤、百吨各种连接接头及稳定器等井下工具,钻柱是快速优质钻井的重要工具,也是连通地面与地下的枢纽。 智信中心电气控制中心负责人兼项目经理尹文波向记者表示,钻柱双向扭转系统是一种在滑动导向过程中,通过控制井上的顶驱或电动转盘,控制井下钻柱扭转幅度,减小钻柱与井壁间静摩擦,从而降低摩阻,提高滑动定向速度和效率的系统。 记者注意到,从外观上看,这个系统只有两只金属箱子和几根导线。但就是这个看似简单的装置,可控制深入地下几千米的钻柱按照设定程序扭动起来,像跳起“扭扭舞”,从而应对井下复杂情况,比如有效减小摩阻,避免托压,减少黏附卡钻和压差卡钻等。 近年来,勘探开发不断向深层超深层、非常规油气资源进军。丛式井、大位移井、长水平段水平井等复杂结构井成为主要井型。这些井型对钻井轨迹控制和提速降本提出了苛刻要求。 “目前,轨迹控制主要有旋转导向和滑动导向两种方式。国外的旋转导向技术先进,钻速快,导向精准,但价格昂贵,且受井下温度、地层条件等影响较大。”尹文波说。 旋转导向的控制系统在井下靠近钻头的位置,能保证定位精准,但不耐高温。在深井和高温页岩油气井中,地层温度常常高达150℃以上,旋转导向故障率明显增高。 针对这个问题,研发项目组另辟蹊径,在地上部分做文章,通过控制上部钻具实现近似旋转导向的功能。 “土办法”叫板洋设备。胜利石油工程公司技术人员首先从提高系统兼容性上入手,对目前在用的不同厂家顶驱反复研究,设计出一套对原设备改动小又能兼容各种型号的顶驱系统。这套系统可完美匹配电动转盘,这也成为它得以广泛应用的最大优势。 上百吨重的钻柱,深入地下几千米,如何让这条“巨蟒”在狭窄的井眼里扭动身躯,同时保持井下工具面稳定?这是摆在技术人员面前的难题。尹文波明白,扭矩大了会影响工具面,甚至可能导致钻具脱扣;扭矩小了,又起不到降低摩阻的效果。 他们经过反复试验,摸索出各种工况下的最佳参数,开发出一种独特的算法,可以精确控制扭转参数,实现在6500多米的井深,连续正反向旋转3000度以上零误差,保证工具面丝毫不受影响。 针对顶驱及电动转盘电机编码器易损坏的问题,他们又专门研发出一套具有自主知识产权的控制算法,不用编码器亦可精确控制角度,大大提高了系统的适配性和安装效率。 “我们有一支20余人的技术服务队伍。这支队伍既有研发经验,又有多年定向经验,不但有高效的研发能力,还可以提供专业的现场技术服务。这是我们的核心竞争力。”智信中心经理何洪涛说。目前,以双向扭转系统为依托,为外部市场提供技术服务已经成为该团队主要创收渠道。 据了解,经过5年潜心研究,该团队的钻柱双向扭转系统已经更新至第三代,可以广泛应用于长水平井段、井斜30°以上造斜井段、易黏卡井段等各种复杂井段,操作简便、效果明显,在钻井提速提效方面发挥巨大作用。 尹文波介绍,该系统目前已在石化油服各地区公司和中国石油安装配套了92部钻机,在胜利东部老区、苏北页岩油、川渝页岩气、鄂北致密气等重点工区提速降本效果明显,受到业内高度认可。
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