① 中鑽達石油好嗎加了會不會對車子有傷害
你所說的這個石油應該來說是比較不錯的吧,只要是正規的就可以,不會對車子有傷害的。
② 廣東鑽達石油化工集團怎麼樣
廣東鑽達石油化工集團是2014-11-24在廣東省珠海市注冊成立的集團,注冊地址位於珠海市九洲大道西2021號A座21層03號。
廣東鑽達石油化工集團的統一社會信用代碼/注冊號是440400000083107,目前企業處於開業狀態。
廣東鑽達石油化工集團,本省范圍內,當前企業的注冊資本屬於一般。
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③ 研究目的及研究意義
本書是在中國石油化工股份有限公司海相前瞻性研究項目「中上揚子構造地層演化差異性與成藏主控條件」及國家自然科學基金「中國南方中上揚子區疊合盆地沉積充填過程與物質分布規律」等項目研究的基礎上完成的。筆者作為該兩個課題的主要研究人員,具體參與並完成了子課題的總體研究目標設定、方法思路設計、成果研究等所有內容,因此綜合以上課題作為筆者博士論文的基礎資料,具有很好的研究基礎,同時該選題也具有較大的挑戰性和實際的應用價值。本書是以上兩個縱向課題的進一步總結與提升。
四川盆地是世界上天然氣勘探開發歷史最悠久的氣區,迄今已有2000多年的開發研究歷史。研究區川東南地區位於四川盆地東南緣有利的天然氣富集帶上,曾經是20世紀四川盆地的主要天然氣產區,為四川乃至我國天然氣工業的發展作出過重要貢獻。
川東南地區從20世紀50~60年代開始勘探研究,大部分鑽井達三疊系和二疊系,並在二疊系、三疊系和侏羅系獲得工業氣流;僅有少部分井鑽達志留系、奧陶系。近幾十年的油氣勘探已經證實,川東南地區在縱向上存在三大勘探領域,即上三疊統-侏羅系碎屑岩、石炭系-三疊系碳酸鹽岩以及震旦系-志留系下組合(童崇光,1992;謝增業等,2005;張曉東等,2005)。中生界、古生界在縱向上發育多套生儲蓋組合,具備油氣勘探資源基礎,油氣勘探前景較好。然而,幾十年過去了,上震旦統燈影組-下二疊統氣藏除二疊系氣藏早已勘探開發,少部分鑽井在志留系中有工業氣流顯示外,並無進一步的突破。目前仍以二疊-三疊系為主要產層,然而經過長期的開采,老區可采儲量逐年減少,老層系的勘探發現也越來越困難,因而急需尋找新的勘探領域(老區新層系、新區老層系和新區新層系),獲得新的儲量接替。
震旦系-志留系是川東南地區油氣勘探的新層系、新領域。下寒武統牛蹄塘組、上奧陶統五峰組、下志留統龍馬溪組灰黑色泥岩和頁岩是區內主要烴源岩,其中龍馬溪組烴源岩最為發育。研究區下志留統小河壩組砂岩標准剖面出露在南川縣龍骨溪小河壩,連續沉積厚度為158.8m。其餘主要分布於川東、川東南及湘西等地區。小河壩組砂岩之下為龍馬溪組黑色筆石泥、頁岩作為優質烴源岩,之上有巨厚的韓家店組泥、頁岩作為良好的蓋層。因此,下古生界志留系具有良好的生儲蓋組合條件,且大面積被保存下來,埋藏適中,是很有勘探潛力的目的層系。在如此較好的勘探前景下,研究區是否具有較好的油氣儲集體便成為目前亟待解決的問題。
④ 石油鑽井技術
《中國國土資源報》2007年1月29日3版刊登了「新型地質導向鑽井系統研製成功」的消息。這套系統由3個子系統組成:新型正脈沖無線隨鑽測斜系統、測傳馬達及無線接收系統、地面信息處理與決策系統。它具有測量、傳輸和導向三大功能。在研製過程中連續進行了4次地質導向鑽井實驗和鑽水平井的工業化應用,取得成功。這一成果的取得標志著我國在定向鑽井技術上取得重大突破。
2.3.1.1 地質導向鑽井技術
地質導向鑽井技術是20世紀90年代發展起來的前沿鑽井技術,其核心是用隨鑽定向測量數據和隨鑽地層評價測井數據以人機對話方式來控制井眼軌跡。與普通的定向鑽井技術不同之處是,它以井下實際地質特徵來確定和控制井眼軌跡,而不是按預先設計的井眼軌跡進行鑽井。地質導向鑽井技術能使井眼軌跡避開地層界面和地層流體界面始終位於產層內,從而可以精確地控制井下鑽具命中最佳地質目標。實現地質導向鑽井的幾項關鍵技術是隨鑽測量、隨鑽測井技術,旋轉導向閉環控制系統等。
隨鑽測量(MWD)的兩項基本任務是測量井斜和鑽井方位,其井下部分主要由探管、脈沖器、動力短節(或電池筒)和井底鑽壓短節組成,探管內包含各種感測器,如井斜、方位、溫度、震動感測器等。探管內的微處理器對各種感測器傳來的信號進行放大並處理,將其轉換成十進制,再轉換成二進制數碼,並按事先設定好的編碼順序把所有數據排列好。脈沖器用來傳輸脈沖信號,並接受地面指令。它是實現地面與井下雙向通訊並將井下資料實時傳輸到地面的唯一通道。井下動力部分有鋰電池或渦輪發電機兩種,其作用是為井下各種感測器和電子元件供電。井底鑽壓短節用於測定井底鑽壓和井底扭矩。
隨鑽測井系統(LWD)是當代石油鑽井最新技術之一。Schlumberger公司生產的雙補償電阻率儀CDR和雙補償中子密度儀CDN兩種測井系統代表了當今隨鑽測井系統的最高水平。CDR和CDN可以單獨使用也可以兩項一起與MWD聯合使用。LWD的CDR系統用電磁波傳送信息,整套系統安裝在一特製的無磁鑽鋌或短節內。該系統主要包括電池筒、伽馬感測器、電導率測量總成和探管。它主要測量並實時傳輸地層的伽馬曲線和深、淺電阻率曲線。對這些曲線進行分析,可以馬上判斷出地層的岩性並在一定程度上判斷地層流體的類型。LWD的CDN系統用來測量地層密度曲線和中子孔隙度曲線。利用這兩種曲線可以進一步鑒定地層岩性,判斷地層的孔隙度、地層流體的性質和地層的滲透率。
旋轉導向鑽井系統(Steerable Rotary Drilling System)或旋轉閉環系統(Rotary Closed Loop System,RCLS)。常規定向鑽井技術使用導向彎外殼馬達控制鑽井方向施工定向井。鑽進時,導向馬達以「滑行」和「旋轉」兩種模式運轉。滑行模式用來改變井的方位和井斜,旋轉模式用來沿固定方向鑽進。其缺點是用滑行模式鑽進時,機械鑽速只有旋轉模式鑽進時的50%,不僅鑽進效率低,而且鑽頭選擇受到限制,井眼凈化效果及井眼質量也差。旋轉導向閉環鑽井系統完全避免了上述缺點。旋轉導向鑽井系統的研製成功使定向井鑽井軌跡的控制從藉助起下鑽時人工更換鑽具彎接頭和工具面向角來改變方位角和頂角的階段,進入到利用電、液或泥漿脈沖信號從地面隨時改變方位角和頂角的階段。從而使定向井鑽井進入了真正的導向鑽井方式。在定向井鑽井技術發展過程中,如果說井下鑽井馬達的問世和應用使定向鑽井成為現實的話,那麼可轉向井下鑽井馬達的問世和應用則大大提高了井眼的控制能力和自動化水平並減少了提下鑽次數。旋轉導向鑽井系統鑽井軌跡控制機理和閉環系統如圖2.5所示。
目前從事旋轉導向鑽井系統研製的公司有:Amoco、Camco、Baker Hughes Inteq、Cambridge Drilling Automation以及DDD Stabilizers等。這些公司的旋轉導向閉環鑽井系統按定向方法又可分為自動動力定向和人工定向。自動動力定向一般由確定鑽具前進方向的測量儀表、動力源和調節鑽具方向的執行機構組成。人工定向系統定向類似於導向馬達定向方法,需要在每次連接鑽桿時進行定向。兩種定向系統的定向控制原理都是通過給鑽頭施加直接或間接側向力使鑽頭傾斜來實現的(圖2.6)。按具體的導向方式又可劃分為推靠式和指向式兩種。地質導向鑽井技術使水平鑽井、大位移鑽井、分支井鑽井得到廣泛應用。大位移井鑽井技術和多分支井鑽井技術代表了水平鑽井技術的最新成果水平。
圖2.5 旋轉導向閉環系統
(1)水平井鑽井技術
目前,國外水平鑽井技術已發展成為一項常規技術。美國的水平井技術成功率已達90%~95%。用於水平井鑽進的井下動力鑽具近年來取得了長足進步,大功率串聯馬達及加長馬達、轉彎靈活的鉸接式馬達以及用於地質導向鑽井的儀表化馬達相繼研製成功並投入使用。為滿足所有導向鑽具和中曲率半徑造斜鑽具的要求,使用調角度的馬達彎外殼取代了原來的固定彎外殼;為獲得更好的定向測量,用非磁性馬達取代了磁性馬達。研製了耐磨損、抗沖擊的新型水平井鑽頭。
圖2.6 旋轉導向鑽井系統定向軌跡控制原理
(2)大位移井鑽井技術
大位移井通常是指水平位移與井的垂深之比(HD/TVD)≥2的井。大位移井頂角≥86°時稱為大位移水平井。HD/TVD≥3的井稱為高水垂比大位移井。大位移井鑽井技術是定向井、水平井、深井、超深井鑽井技術的綜合集成應用。現代高新鑽井技術,隨鑽測井技術(LWD)、旋轉導向鑽井系統(SRD)、隨鑽環空壓力測量(PWD)等在大位移井鑽井過程中的集成應用,代表了當今世界鑽井技術的一個高峰。目前世界上鑽成水平位移最大的大位移井,水平位移達到10728m,斜深達11287m,該記錄是BP阿莫科公司於1999年在英國Wytch Farm油田M-16井中創造的(圖2.7所示)。三維多目標大位移井也有成功的例子。如挪威Gullfalks油田B29大位移井,就是將原計劃用2口井開發該油田西部和北部油藏的方案改為一口井開采方案後鑽成的。為了鑽成這口井,制定了一套能夠鑽達所有目標並最大限度地減少摩阻和扭矩的鑽井設計方案。根據該方案,把2630m長的水平井段鑽到7500m深度,穿過6個目標區,總的方位角變化量達160°。
圖2.7 M-16井井身軌跡
我國從1996年12月開始,先後在南海東部海域油田進行了大位移井開發試驗,截至2005年底,已成功鑽成21口大位移井,其中高水垂比大位移井5口。為開發西江24-1含油構造實施的8口大位移井,其井深均超過8600m,水平位移都超過了7300m,水垂比均大於2.6,其中西江24-3-A4井水平位移達到了8063m,創造了當時(1997年)的大位移井世界紀錄。大位移井鑽井涉及的關鍵技術有很多,國內外目前研究的熱點問題包括:鑽井設備的適應性和綜合運用能力、大斜度(大於80°)長裸眼鑽進過程中井眼穩定和水平段延伸極限的理論分析與計算、大位移井鑽井鑽具摩擦阻力/扭矩的計算和減阻、成井過程中套管下入難度大及套管磨損嚴重等。此外大位移井鑽井過程中的測量和定向控制、最優的井身剖面(結構)設計、鑽柱設計、鑽井液性能選擇及井眼凈化、泥漿固控、定向鑽井優化、測量、鑽柱振動等問題也處在不斷探索研究之中。
(3)分支井鑽井技術
多分支井鑽井技術產生於20世紀70年代,並於90年代隨著中、小曲率半徑水平定向井鑽進技術的發展逐漸成熟起來。多分支井鑽井是水平井技術的集成發展。多分支井是指在一個主井眼(直井、定向井、水平井)中鑽出若干進入油(氣)藏的分支井眼。其主要優點是能夠進一步擴大井眼同油氣層的接觸面積、減小各向異性的影響、降低水錐水串、降低鑽井成本,而且可以分層開采。目前,全世界已鑽成上千口分支井,最多的有10個分支。多分支井可以從一個井眼中獲得最大的總水平位移,在相同或不同方向上鑽穿不同深度的多層油氣層。多分支井井眼較短,大部分是尾管和裸眼完井,而且一般為砂岩油藏。
多分支井最早是從簡單的套管段銑開窗側鑽、裸眼完井開始的。因其存在無法重入各個分支井和無法解決井壁坍塌等問題,後經不斷研究探索,1993年以來預開窗側鑽分支井、固井回接至主井筒套管技術得到推廣應用。該技術具有主井筒與分支井筒間的機械連接性、水力完整性和選擇重入性,能夠滿足鑽井、固井、測井、試油、注水、油層改造、修井和分層開採的要求。目前,國外常用的多分支系統主要有:非重入多分支系統(NAMLS),雙管柱多分支系統(DSMLS),分支重入系統(LRS),分支回接系統(LTBS)。目前國外主要採用4種方式鑽多分支井:①開窗側鑽;②預設窗口;③裸眼側鑽;④井下分支系統(Down Hole Splitter System)。
2.3.1.2 連續管鑽井(CTD)技術
連續管鑽井技術又叫柔性鑽桿鑽井技術。開始於20世紀60年代,最早研製和試用這一技術鑽井的有法國、美國和匈牙利。早期法國連續管鑽進技術最先進,1966年投入工業性試驗,70年代就研製出各種連續管鑽機,重點用於海洋鑽進。當時法國製造的連續管單根長度達到550m。美國、匈牙利製造的連續管和法國的類型基本相同,單根長度只有20~30m。
早期研製的連續管有兩種形式。一種是供孔底電鑽使用,由4層組成,最內層為橡膠或橡膠金屬軟管的心管,孔底電機動力線就埋設在心管內;心管外是用2層鋼絲和橡膠貼合而成的防爆層;再外層是鋼絲骨架層,用於承受拉力和扭矩;最外層是防護膠層,其作用是防水並保護鋼絲。另一種是供孔底渦輪鑽具使用的,因不需要埋設動力電纜,其結構要比第一種簡單得多。第四屆國際石油會議之後,美國等西方國家把注意力集中在發展小井眼井上,限制了無桿電鑽的發展。連續管鑽井技術的研究也放慢了腳步。我國於20世紀70年代曾開展無桿電鑽和連續管鑽井技術的研究。勘探所與青島橡膠六廠合作研製的多種規格的柔性鑽桿,經過單項性能試驗後,於1975年初步用於渦輪鑽。1978年12月成功用於海上柔性鑽桿孔底電鑽,並建造了我國第一台柔桿鑽機鑽探船。1979~1984年勘探所聯合清華大學電力工程系、青島橡膠六廠研究所和北京地質局修配廠共同研製了DRD-65型柔管鑽機和柔性鑽桿。DRD-65型柔管鑽機主要有柔性鑽桿、Φ146mm潛孔電鑽、鑽塔、柔桿絞車及波浪補償器、泥漿泵、電控系統和液控系統等部分組成。研製的柔性鑽桿主要由橡膠、橡膠布層、鋼絲繩及動力線組成。拉力由柔桿中的鋼絲骨架層承擔,鋼絲繩為0.7mm×7股,直徑2.1mm,每根拉力不小於4350N,總數為134根,計算拉力為500kN,試驗拉力為360kN。鑽進過程中,柔性鑽桿起的作用為:起下鑽具、承受反扭矩、引導沖洗液進入孔底、通過設於柔性鑽桿壁內的電纜向孔底電鑽輸送電力驅動潛孔電鑽運轉、向地表傳送井底鑽井參數等。
柔性鑽桿性能參數為:內徑32mm;抗扭矩不小於1030N·m;外徑85~90mm;單位質量13kg/m;抗內壓(工作壓力)40kg/cm2,曲率半徑不大於0.75m,抗外壓不小於10kg/cm2;彎曲度:兩彎曲形成的夾角不大於120°;額定拉力1000kN;柔桿內埋設動力導線3組,每組15mm2,信號線二根;柔桿單根長度為40、80m兩種規格。
Φ146mm型柔桿鑽機由Φ127mm電動機、減速器、液壓平衡器和減震器組成。動力是潛孔電鑽,它直接帶動鑽頭潛入孔底鑽井。Φ146mm孔底電鑽是外通水式,通水間隙寬5mm,通水橫斷面積為2055mm2。
與常規鑽井技術相比,連續管鑽井應用於石油鑽探具有以下優點:欠平衡鑽井時比常規鑽井更安全;因省去了提下鑽作業程序,可大大節省鑽井輔助時間,縮短作業周期;連續管鑽井技術為孔底動力電鑽的發展及孔底鑽進參數的測量提供了方便條件;在製作連續管時,電纜及測井信號線就事先埋設在連續管壁內,因此也可以說連續管本身就是以鋼絲為骨架的電纜,通過它可以很方便地向孔底動力電鑽輸送電力,也可以很方便地實現地面與孔底的信息傳遞;因不需擰卸鑽桿,因此在鑽進及提下鑽過程中可以始終保持沖洗液循環,對保持井壁穩定、減少孔內事故意義重大;海上鑽探時,可以補償海浪對鑽井船的漂移影響;避免了回轉鑽桿柱的功率損失,可以提高能量利用率,深孔鑽進時效果更明顯。正是由於連續管鑽井技術有上述優點,加之油田勘探需要以及相關基礎工業技術的發展為連續管技術提供了進一步發展的條件,在經過了一段時間的沉寂之後,20世紀80年代末90年代初,連續管鑽井技術又呈現出飛速發展之勢。其油田勘探工作量年增長量達到20%。連續管鑽井技術研究應用進展情況簡述如下。
1)數據和動力傳輸熱塑復合連續管研製成功。這種連續管是由殼牌國際勘探公司與航空開發公司於1999年在熱塑復合連續管基礎上開始研製的。它由熱塑襯管和纏繞在外面的碳或玻璃熱塑復合層組成。中層含有3根銅質導線、導線被玻璃復合層隔開。碳復合層的作用是提供強度、剛度和電屏蔽。玻璃復合層的作用是保證強度和電隔離。最外層是保護層。這種連續管可載荷1.5kV電壓,輸出功率20kW,傳輸距離可達7km,耐溫150℃。每根連續管之間用一種特製接頭進行連接。接頭由一個鋼制的內金屬部件和管子端部的金屬環組成。這種連續管主要用於潛孔電鑽鑽井。新研製的數據和動力傳輸連續管改變了過去用潛孔電鑽鑽井時,電纜在連續管內孔輸送電力影響沖洗液循環的缺點。
2)井下鑽具和鑽具組合取得新進展。XL技術公司研製成功一種連續管鑽井的電動井下鑽具組合。該鑽具組合主要由電動馬達、壓力感測器、溫度感測器和震動感測器組成。適用於3.75in井眼的電動井下馬達已交付使用。下一步設想是把這種新型電動馬達用於一種新的閉環鑽井系統。這種電動井下鑽具組合具有許多優點:不用鑽井液作為動力介質,對鑽井液性能沒有特殊要求,因而是欠平衡鑽井和海上鑽井的理想工具;可在高溫下作業,振動小,馬達壽命長;閉環鑽井時藉助連續管內設電纜可把測量數據實時傳送到井口操縱台,便於對井底電動馬達進行靈活控制,因而可使鑽井效率達到最佳;Sperry sun鑽井服務公司研製了一種連續管鑽井用的新的導向鑽具組合。這種鑽具組合由專門設計的下部陽螺紋泥漿馬達和長保徑的PDC鑽頭組成。長保徑鑽頭起一個近鑽頭穩定器的作用,可以大幅度降低振動,提高井眼質量和機械鑽速。泥漿馬達有一個特製的軸承組和軸,與長保徑鑽頭匹配時能降低馬達的彎曲角而不影響定向性能。在大尺寸井眼(>6in)中進行的現場試驗證明,導向鑽具組合具有機械鑽速高、井眼質量好、井下振動小、鑽頭壽命長、設備可靠性較高等優點。另外還研製成功了一種連續軟管欠平衡鑽井用的繩索式井底鑽具組合。該鑽具組合外徑為in上部與外徑2in或in的連續管配用,下部接鑽鋌和in鑽頭。該鑽具組合由電纜式遙控器、穩定的MWD儀器、有效的電子定向器及其他參數測量和傳輸器件組成。電纜通過連續管內孔下入孔底,能實時監測並處理工具面向角、鑽井頂角、方位角、自然伽馬、溫度、徑向振動頻率、套管接箍定位、程序狀態指令、管內與環空壓差等參數。鑽具的電子方位器能在鑽井時在導向泥漿馬達連續旋轉的情況下測量並提供井斜和方位兩種參數。
其他方面的新進展包括:連續管鑽井技術成功用於超高壓層側鑽;增加連續管鑽井位移的新工具研製成功;連續管鑽井與欠平衡鑽井技術結合打水平井取得好效果;適於連續管鑽井的混合鑽機研製成功;連續管鑽井理論取得新突破。
2.3.1.3 石油勘探小井眼鑽井技術
石油部門通常把70%的井段直徑小於177.8mm的井稱為小井眼井。由於小井眼比傳統的石油鑽井所需鑽井設備小且少、鑽探耗材少、井場佔地面積小,從而可以節約大量勘探開發成本,實踐證明可節約成本30%左右,一些邊遠地區探井可節約50%~75%。因此小井眼井應用領域和應用面越來越大。目前小井眼井主要用於:①以獲取地質資料為主要目的的環境比較惡劣的新探區或邊際探區探井;②600~1000m淺油氣藏開發;③低壓、低滲、低產油氣藏開發;④老油氣田挖潛改造等。
2.3.1.4 套管鑽井技術
套管鑽井就是以套管柱取代鑽桿柱實施鑽井作業的鑽井技術。不言而喻套管鑽井的實質是不提鑽換鑽頭及鑽具的鑽進技術。套管鑽井思想的由來是受早期(18世紀中期鋼絲繩沖擊鑽進方法用於石油勘探,19世紀末期轉盤回轉鑽井方法開始出現並用於石油鑽井)鋼絲繩沖擊鑽進(頓鑽時代)提下鑽速度快,轉盤回轉鑽進井眼清潔且鑽進速度快的啟發而產生的。1950年在這一思想的啟發下,人們開始在陸上鑽石油井時,用套管帶鑽頭鑽穿油層到設計孔深,然後將管子固定在井中成井,鑽頭也不回收。後來,Sperry-sun鑽井服務公司和Tesco公司根據這一鑽井原理各自開發出套管鑽井技術並制定了各自的套管鑽井技術發展戰略。2000年,Tesco公司將4.5~13.375in的套管鑽井技術推向市場,為世界各地的油田勘探服務。真正意義的套管鑽井技術從投放市場至今還不到10年時間。
套管鑽井技術的特點和優勢可歸納如下。
1)鑽進過程中不用起下鑽,只利用絞車系統起下鑽頭和孔內鑽具組合,因而可節省鑽井時間和鑽井費用。鑽進完成後即等於下套管作業完成,可節省完井時間和完井費用。
2)可減少常規鑽井工藝存在的諸如井壁坍塌、井壁沖刷、井壁鍵槽和台階等事故隱患。
3)鑽進全過程及起下井底鑽具時都能保持泥漿連續循環,有利於防止鑽屑聚集,減少井涌發生。套管與井壁之間環狀間隙小,可改善水力參數,提高泥漿上返速度,改善井眼清洗效果。
套管鑽井分為3種類型:普通套管鑽井技術、階段套管或尾管鑽井技術和全程套管鑽井技術。普通套管鑽井是指在對鑽機和鑽具做少許改造的基礎上,用套管作為鑽柱接上方鑽桿和鑽頭進行鑽井。這種方式主要用於鑽小井眼井。尾管鑽井技術是指在鑽井過程中,當鑽入破碎帶或涌水層段而無法正常鑽進時,在鑽柱下端連接一段套管和一種特製工具,打完這一段起出鑽頭把套管留在井內並固井的鑽井技術。其目的是為了封隔破碎帶和水層,保證孔內安全並維持正常鑽進。通常所說的套管鑽井技術是指全程套管鑽井技術。全程套管鑽井技術使用特製的套管鑽機、鑽具和鑽頭,利用套管作為水利通道,採用繩索式鑽井馬達作業的一種鑽井工藝。目前,研究和開發這種鑽井技術的主要是加拿大的Tesco公司,並在海上進行過鑽井,達到了降低成本的目的。但是這種鑽井技術目前仍處於研究完善階段,還存在許多問題有待研究解決。這些問題主要包括:①不能進行常規的電纜測井;②鑽頭泥包問題嚴重,至今沒有可靠的解決辦法;③加壓鑽進時,底部套管會產生橫向振動,致使套管和套管接頭損壞,目前還沒有找到解決消除或減輕套管橫向振動的可靠方法;④由於套管鑽進不使用鑽鋌,加壓困難,所以機械鑽速低於常規鑽桿鑽井;部分抵消了套管鑽進提下鑽節省的時間;⑤套管鑽井主要用於鑽進破碎帶和涌水地層,其應用范圍還不大。
我國中石油系統的研究機構也在探索研究套管鑽井技術,但至今還沒有見到公開報道的成果。目前,套管鑽井技術的研究內容,除了研製專用套管鑽機和鑽具外,重點針對上述問題開展。一是進行鑽頭的研究以解決鑽頭泥包問題;二是研究防止套管橫向振動的措施;三是研究提高套管鑽井機械鑽速的有效辦法;四是研究套管鑽井固井辦法。
套管鑽井應用實例:2001年,美國謝夫隆生產公司利用加拿大Tesco公司的套管鑽井技術在墨西哥灣打了2口定向井(A-12和A-13井)。兩井成井深度分別為3222×30.48cm和3728×30.48cm。為了進行對比分析,又用常規方法打了一口A-14井,結果顯示,同樣深度A-14井用時75.5h,A-13井用時59.5h。表層井段鑽速比較,A-12 井的平均機械鑽速為141ft/h,A-13井為187ft/h,A-14井為159ft/h。這說明套管鑽井的機械鑽速與常規方法機械鑽速基本相同。但鑽遇硬地層後套管鑽井,鑽壓增加到6.75t,致使擴眼器切削齒損壞,鑽速降低很多。BP公司用套管鑽井技術在懷俄明州鑽了5口井。井深為8200~9500ft,且都是從井口鑽到油層井段。鑽進過程中遇到了鑽頭泥包和套管振動問題。
此外,膨脹套管技術也是近年來發展起來的一種新技術,主要用於鑽井過程中隔離漏失、涌水、遇水膨脹縮經、破碎掉塊易坍塌等地層以及石油開采時油管的修復。勘探所與中國地質大學合作已立項開展這方面的研究工作。
2.3.1.5 石油鑽機的新發展
國外20世紀60年代末研製成功了AC-SCR-DC電驅動鑽機,並首先應用於海洋鑽井。由於電驅動鑽機在傳動、控制、安裝、運移等方面明顯優於機械傳動鑽機,因而獲得很快的發展,目前已經普遍應用於各型鑽機。90年代以來,由於電子器件的迅速發展,直流電驅動鑽機可控硅整流系統由模擬控制發展為全數字控制,進一步提高了工作可靠性。同時隨著交流變頻技術的發展,交流變頻首先於90年代初成功應用於頂部驅動裝置,90年代中期開始應用於深井石油鑽機。目前,交流變頻電驅動已被公認為電驅動鑽機的發展方向。
國內開展電驅動鑽機的研究起步較晚。蘭州石油化工機器廠於20世紀80年代先後研製並生產了ZJ60D型和ZJ45D型直流電驅動鑽機,1995年成功研製了ZJ60DS型沙漠鑽機,經應用均獲得較好的評價。90年代末期以來,我國石油系統加大鑽機的更新改造力度,電驅動鑽機取得了較快發展,寶雞石油機械廠和蘭州石油化工機器廠等先後研製成功ZJ20D、ZJ50D、ZJ70D型直流電驅動鑽機和ZJ20DB、ZJ40DB型交流變頻電驅動鑽機,四川油田也研製出了ZJ40DB交流變頻電驅動鑽機,明顯提高了我國鑽機的設計和製造水平。進入21世紀,遼河油田勘探裝備工程公司自主研製成功了鑽深能力為7000m的ZJ70D型直流電驅動鑽機。該鑽機具有自動送鑽系統,代表了目前我國直流電驅動石油鑽機的最高水平,整體配置是目前國內同類型鑽機中最好的。2007年5月已出口亞塞拜然,另兩部4000m鑽機則出口運往巴基斯坦和美國。由寶雞石油機械有限責任公司於2003年研製成功並投放市場的ZJ70/4500DB型7000m交流變頻電驅動鑽機,是集機、電、數字為一體的現代化鑽機,採用了交流變頻單齒輪絞車和主軸自動送鑽技術和「一對一」控制的AC-DC-AC全數字變頻技術。該型鑽機代表了我國石油鑽機的最新水平。憑借其優良的性能價格比,2003年投放市場至今,訂貨已達83台套。其中美國、阿曼、委內瑞拉等國石油勘探公司訂貨達42台套。在國內則佔領了近2~3年來同級別電驅動鑽機50%的市場份額。ZJ70/4500DB型鑽機主要性能參數:名義鑽井深度7000m,最大鉤載4500kN,絞車額定功率1470kW,絞車和轉盤擋數I+IR交流變頻驅動、無級調速,泥漿泵型號及台數F-1600三台,井架型式及有效高度K型45.5m,底座型式及檯面高度:雙升式/旋升式10.5m,動力傳動方式AC-DC-AC全數字變頻。
⑤ 石油鑽機的最大鑽柱重量與最大鉤載的區別
鑽井機械第一章 鑽井機械
石油鑽機是指用來進行石油與天然氣勘探、開發的成套鑽井設備。盤鑽機是成套鑽井設備中的基本形式,也稱常規鑽機。此外,為適應各種地理環境和地質條件加快鑽井速度、降低鑽井成本、提高鑽井綜合效益,近年來世界各國在轉盤鑽機的基礎上研製了各種類型的具有特殊用途的鑽機,如沙漠鑽機、叢式井鑽機、頂驅鑽機、小井眼鑽機、連續柔管鑽機等特殊鑽機.
現代鑽機是一套大型的綜合性機組,為了滿足油氣鑽井的需要,整套鑽機是由若干係統和設備組成的.本章從整體上,簡要介紹關於鑽機的基本概念和基本知識。
第一節 鑽井工藝對鑽機的要求及鑽機的特點
一、鑽井工藝對鑽機的要求
鑽機設備的配置與鑽井方法密切相關,目前,世界各國普遍採用的鑽井方法是旋轉鑽井法。即利用鑽頭旋轉破碎岩石,形成井身;利用鑽柱將
鑽頭送到井底;利用大鉤、游車、天車、絞車起下鑽桿柱;利用轉盤
或頂部驅動裝置帶動鑽頭、鑽桿柱旋轉;利用鑽井泵輸送高壓鑽井液,帶
出井底岩屑,如右圖
顯然,旋轉鑽井法要求鑽井機械設備具有以下三方面基礎能力:
(1) 旋轉鑽進的能力:鑽井工藝要求鑽井機械設備能為鑽具(鑽桿柱和鑽頭)提供一定的轉矩和轉速,並維持一定的鑽壓(鑽桿柱捉用在鑽頭上的重力)。
(2) 起下鑽具的能力:鑽井工藝要求鑽井機械設備應具有一定的起重能力及起升速度(能起出或下入全部鑽桿柱和套管柱)。
(3) 清洗井底的能力:鑽井工藝要求鑽井機械設備應具有清洗井底並攜帶
岩屑的能力,能提供較高的泵壓,使鑽井液通過鑽桿柱中孔,沖擊清洗井底,並將岩屑帶出井外。
此外,考慮到鑽井作業流動性大的特點,鑽機設備要容易安裝、拆卸和運輸。鑽機的使用維修工作必須簡便易行,鑽機的易損零部件應便於更換。
鑽機設備的配置和各種設備的工作能力、技術指標都是根據鑽井工藝對鑽機的以上三項基本要求確定的。在鑽機的基本參數中對轉盤的轉矩與功率、大鉤起重及功率、鑽井泵的許用泵壓與功率提出了要求。在這三組參數中,轉盤的轉矩,大鉤的起重量,鑽井泵的許用泵壓,都是受到機件強度限制的。
在強度滿足使用要求的條件下,轉盤應具有一定的轉速;大鉤應具有一定的提升速度;鑽井泵應具有一定的排量,否則鑽井作業就不能順利進行。對轉矩與轉速,起重量與升速,泵壓與排量的聯合要求,就是工作機對功率的要求。為了保證一定的轉速、升速、排量,應該供給一定的功率。
二、鑽機的特點
根據鑽井工藝的要求和鑽井場所的特殊性,鑽機表現出與一般通用機械不同的特點,概括起來如下:
(1) 為了完成鑽進與起下鑽等鑽井作業,鑽機必須是一套大功率的重型聯合工作機組。
由於發動機是單一的特性,而工作機與井底鑽具則要求具有不同的特性,所以從發動機到工作機與井底鑽具間就有著不同的能量轉換、運動變化和很長的能量傳遞路線,這就必然造成了鑽機的傳動機構龐大、整體效率低,控制機機構復雜、自動化程度低。
(2) 鑽井作業是不連續的。
在深井鑽井中,起下鑽這一非生產性質的輔助操作躍居主要地位,所以,起升機組變成了主要工作機組。起鑽時必須付出很大的能量,而下鑽時所產生的能量又不能回收,造成了很大的能量損耗。
(3) 鑽機的工作場所與一般機器不同。
它是在礦場、山區、沙漠、沼澤地帶及海洋上進行流動性作業的。這就要求鑽機必須具有高度的運移性,即設備拆、裝簡易,尺寸和重量適於大塊裝運或整體拖運。為了適應各地區的載運條件,鑽機應具有不同的底座機構形式。
第二節 鑽機的組成及類型
一、鑽機的組成
現代鑽機,也就是目前世界各國通用的常規鑽機,是一套大型的綜合性機組,整套鑽機是由動力與傳動系統、工作系統、控制系統、輔助系統等若干係統和相應的設備所組成。一般說來,大型的綜合性機組應包括:
(1) 動力系統:為整套機組提供能量的設備;
(2) 傳動系統:為工作機組傳遞、輸送、分配能量的設備;
(3) 工作系統:按工藝的要求進行工作設備;
(4) 控制系統:控制各系統、設備按工藝要求進行工作的設備;
(5) 輔助系統:協助主系統工作的設備。
鑽機也不例外,也應包括這五大系統。所不同的是,鑽機的工作系統比較龐大,各機組的工作狀況和工作特點各不相同,因而人們按照鑽機工作機組的工作特點,把鑽機的工作系統分成三部分,即旋轉系統、起升系統和循環系統,另外,還把鑽機底座單獨列為一個系統。這樣看來,整套鑽機就是由下述八大系統設備組成的,如圖1-2所示。
1旋轉系統設備
為了轉動井中鑽具,帶動鑽頭破碎岩石,鑽機配備了旋轉系統。它主要由轉盤、水龍頭、鑽桿柱及鑽頭組成。另外,水龍頭、鑽桿柱和鑽頭也起著循環高壓鑽井液的作用。轉盤是旋轉系統的核心,是鑽機的三大工作機之一。
頂部驅動鑽機配備了頂部驅動鑽井裝置,代替轉盤驅動鑽桿柱和鑽頭旋轉。
2循環系統設備
為了及時清洗井底、攜帶岩屑、保護井壁,鑽機配備了鑽井液循環系統。主要有鑽井泵、地面高壓管匯、鑽井液凈化設備和鑽井液調配裝置(固控設備)等。當採用井下動力鑽具鑽進時,循環系統還擔負著提供高壓鑽井液,驅動井下渦輪鑽具或螺桿鑽具帶動鑽頭破碎岩石的任務。鑽井泵是循環系統的核心,是鑽機的三大工作機之一。
3.起鑽系統設備
為了起下鑽具、下套管、控制鑽壓及鑽頭送進等,鑽機配備了起升系統,以輔助完成鑽井作業。這套設備主要有鑽井絞車、輔助剎車、游車系統〔如鋼絲繩、天車、游動滑車〕大鉤和井架組成。另外,還有用於起下操做的井口工具及機械設備〔如吊環、吊卡、卡瓦、動力大鉗、立根移動機構等〕。絞車是起升系的核心,是鑽機的三大工作機之一。
上述三大系統設備是直接服務於鑽井生產的,是鑽機的三大工作系統統。絞車轉盤鑽井泵稱為鑽機的三大工作機。
4.動力驅動系統設備
動力驅動系統設備是指為整套機組〔三大工作機組及其他輔助機組〕提供能量的設備,可以是柴油機及其供油設備,或是交流、直流電動機及其供電、保護、控制設備等。
5.傳動系統設備
傳動系統設備是指連接動力機與工作機,實現從驅動設備到工作機組的能量傳遞、分配及運動方式轉換設備。它包括減速、並車、倒車及變速機構等。
鑽機中常用的機械傳動副主要是鏈條、三角膠帶、齒輪和萬向軸。此外,不少鑽機還採用了液力傳動、液壓傳動、電傳動等傳動形式。
6.控制系統和監測顯示儀表
為了指揮控制各機組協調的進行工作,整套鑽機配備有各種控制裝置,常用的機械控制、氣控制、電控制、液控制和電、氣、液混合控制。機械驅動鑽機,普遍採用集中統一氣控制。現代鑽機還配備各種鑽井儀表及隨鑽測量系統,監測顯示地面有關系統設備的工作狀況,測量井下參數,實現井眼軌跡控制。
7.鑽機底座
底座包括鑽台底座和機房底座,用語安裝鑽機設備,方便鑽機設備的移運。鑽台底座用於安裝井架、轉盤,放置立根盒及必要的井口工具和司鑽控制台,多數還要安裝絞車。鑽台底座應容納必要的井口裝置,因此,必須有足夠的高度、面積和剛性。機房底座主要用於安裝動力機組及傳動系統設備,因此,也要有足夠的面積和剛性,以保證機房設備能夠迅速安裝找正、平穩工作且移運方便。叢式井鑽機底座必須滿足叢式鑽井的特殊要求。
8.輔助設備
成套鑽機還必須具有供氣設備、輔助發電設備、井口防噴設備、鑽鼠洞設備及輔助起重設備,在寒冷地帶鑽井時還必須配備保溫設備。
二、鑽機的類型
世界各國的各大石油公司、各鑽機製造廠家按照各自的特點,對石油鑽機的分類不盡相同。一般來說,可按以下方法對石油鑽機進行分類。
1. 按鑽井方法分
按鑽井方法的不同可把鑽機分為:沖擊鑽機(也稱為頓鑽鑽機,最初用來打水井。1859年,美國人德雷克把它引入石油鑽井)、旋轉鑽機(其代表是轉盤旋轉鑽機,也成為常規鑽機,是目前世界各國通用的鑽機)。
2. 按驅動鑽頭旋轉的動力來源分
按驅動鑽頭旋轉動力來源的不同可把鑽機分為:轉盤驅動旋轉鑽機、井底驅動旋轉鑽機(轉盤旋轉鑽機加井底動力鑽具)、頂部驅動旋轉鑽機(轉盤旋轉鑽機加頂部驅動鑽井裝置)。
3. 按驅動設備類型分
按驅動設備類型的不同可把鑽機分為:柴油機驅動鑽機(柴油機驅動鑽機又可分為柴油機驅動—機械轉動鑽機和柴油機驅動—液力傳動鑽機)、電驅動鑽機(電驅動鑽機又可分為直流電驅動鑽機和交流電驅動鑽機)。
直流電驅動鑽機包括:直—直流電驅動鑽機(DC—DC)和交—直流電驅動鑽機(AC—SCR—DC)。
交流電驅動鑽機包括:交流發電機(或工業電網)—交流電動機驅動鑽機(AC—AC)和正在發展中的交流變頻電驅動鑽機,即交流發電機—變頻調速器—交流電動機驅動鑽機(AC—VFD—AC)。
4. 按工作機分組分
按工作機分組的不同可把鑽機分為:統—驅動鑽機、單獨驅動鑽機、分組驅動鑽機。
5. 按主傳動副類型分
按主傳動副類型的不同可把鑽機分為:膠帶鑽機、鏈條鑽機、齒輪鑽機。
6. 按鑽井深度分
按鑽井深度的不同可把鑽機分為:淺井鑽機(鑽井深度不大於1500m)、中深井鑽機(鑽井深度為1500~3000m)、深井鑽機(鑽井深度為3000~5000m)、超深井鑽機(鑽井深度大於5000m)。
7. 按使用地區和用途分
按使用地區和用途的不同可把鑽機分為:海洋鑽機、淺海鑽機(適用與0~5m水深或沼澤地區)、常規鑽機、叢式井鑽機、沙漠鑽機、直升機吊運鑽機小井眼鑽機、連續柔管鑽機等。
第三節 鑽機的基本參數及我國鑽機系列標准
一、鑽機的基本參數
鑽機的基本參數指的是反映鑽機基本工作性能的技術指標,也稱為特性參數。如名義鑽井深度、最大鑽柱重量、最大鉤載等。基本參數是設計、製造、選擇、使用、維修和改造鑽機的主要技術依據。
鑽機的基本參數按系統分類主要由主參數、起升系統參數、旋轉系統參數、循環系統參數、驅動系統參數等構成。
1. 主參數
在基本參數中,選定一個最主要的參數作為主參數。主參數應具備以下特徵:能最直接的反映鑽機的鑽井能力和主要性能:對其他參數具有影響和決定作用;可用來標定鑽機型號,並作為設計選用鑽機的主要技術依據。
我國鑽機標准採用名義鑽井深度L(名義鑽深范圍上限)作為主參數。因為鑽機的最大鑽井深度影響和決定著其他參數的大小。
1)名義鑽井深度L
名義鑽井深度L是鑽機在標准規定的鑽井繩數下,使用 127mm(5in)鑽桿柱可鑽達的最大井深。
2)名義鑽深范圍Lmin~Lmax
名義鑽深范圍Lmin~Lmax是鑽機可經濟利用的最小鑽井深度Lmin與最大鑽井深度Lmax之間的范圍。名義鑽井深度范圍下限Lmin與前一級的Lmax有重疊,其上限即該級鑽機的名義鑽井深度。
2. 起升系統參數
1)最大鉤載Qhmax
最大鉤載Qhmax是鑽機在標准規定的最大繩數下,下套管或者進行解卡等特殊作業時,大鉤上不允許超過的最大載荷。
Qhmax決定了鑽機下 管和處理事故的能力,是核算起升系統零部件靜強度及計算轉盤、水龍頭主軸承靜載荷的主要技術依據。
2)最大鑽柱質量Qstmax
最大鑽柱的質量Qstmax是鑽機在標准規定的繩數下,正常鑽進或進行起下作業時,大鉤所允許承的最大鑽柱在空氣中的質量。
Qstmax=qst·L
式中: qst —每米鑽柱質量,kg;
L —名義鑽井深度,m。
標准規定: 127mm(5in)鑽桿,接 80~100 m的7in 鑽鋌,平均取qst= 36kg/m。化整及為系列鑽機的 Qstmax值。是計算鑽機的起升系統零部件疲勞強度和轉盤、水龍頭主軸承動載荷的主要技術依據。
Qhmax/Qstmax稱為鉤載儲備系數,用Kh 來表示。一般Kh=1.8~2.08。鉤載儲備系數越大,表明該 鑽機下套管、處理事故能力越強;但鉤載儲備系數過大會導致起升系統零部件過於笨重,不利用搬運。
3)起升系統鑽井繩數Z和最大繩數Zmax
起升系統繩數Z是指正常鑽井時游動系統採用的有效提升繩數。最大繩數Zmax是指鑽機配備的游動系統輪系所能提供的最大有效繩數,用於下套管或解卡等重載作業。
另外,起升系統參數還包括:絞車各擋起升速度V1、V2、……、Vk;絞車擋數K;絞車最大快繩拉力Pe;鋼絲繩直徑Dw;絞車額定輸入功率Nde;井架有效高度Hm;鑽台高度Hdf等;
3. 旋轉系統參數
旋轉系統參數包括:轉盤開口直徑Dr;轉盤各擋轉速n1、n2、……、nk;轉盤擋數Kr;轉盤額定輸入功率Nre等。
4. 循環系統參數
循環系統參數包括:鑽井泵額定壓力Pe;鑽井泵額定流量Qe;鑽井泵額定輸入功率Npe等。
5. 驅動系統參數
驅動系統參數包括:單機額定功率N;總裝機功率Nt等。
二、我國石油鑽機標准系列
為了規范鑽機的設計、製造與設備供應,以達到生產、使用的經濟合理,並有利於開展國際技術交流與合作,根據油氣鑽井的實際需要,選定主參數,將主參數系列,也就是將鑽機分級。再根據此擬定其它基本參數,形成鑽機基本系列。
鑽機級
別型號
GB1806-79
ZJ20
ZJ32
ZJ45
ZJ60
ZJ80
GB1806-86
15
20
32
45
60
80
1999修訂
10/600
15/900
20/1350
30/1700
40/2250
50/3150
70/4500
120/9000
鑽
深
H/
m
5英寸*鑽桿
GB1806-79
2 000
3200
4500
6000
8000
5英寸*鑽桿
GB1806-86
900~1500
1300~2000
1900~3200
3000~4500
4000~6000
5000~8000
5英寸*鑽桿
1999修訂
500~800
700~1400
1100~1800
1500~2 500
2000~3200
2800~4500
4000~6000
5000~8000
7000~10000
41/2"
鑽桿
500~1000
800~1500
1200~2000
1600~3000
2500~4000
3500~5000
4500~7000
6000~9000
7500~12000
最大
鉤載
W/tf
GB1806-79
120
220
300
400
600
GB1806-86
90
135
225
315
450
585
1999修訂
60
90
135
170
225
315
450
675/585
900
絞車最大
輸入功率
P/hp
GB1806-79
550
1000
1500
2000
3000
GB1806-86
450
700
1000
1500
2000
3000
1999修訂
270
450
550
750
1000
1500
2000
3000
4000
滾筒鋼
絲繩直徑
d/m(英寸)
GB1806-79
28.5
32.5
32.5或34.5
34.5
39.5
GB1806-86
26
28.5
32.5
34.5
38
41.5
1999修訂
22/7/8
26/1
29/11/8
32/11/4
32/11/4
35/13/8
38/11/2
42/15/8
52/2
游動系
統繩數
ndmax
GB1806-79
8/8
8/10
10/12
10/12
12/14
GB1806-86
8/8
8/8
8/10
10/12
10/12
12/14
1999修訂
6/6
8/8
8/8
8/10
8/10
10/12
10/12
12/16,10/14
12/16
鑽台
高度
h/m
GB1806-79
2.8
4.2~4.5
4.5(6)
6
8~9
GB1806-86
3,4.5
4.5,6,7.5
6,7.5,9
7.5,9
1999修訂
3,4
4,5
5,6,7.5
7.5,9,10.5,12
鑽井泵單台
功率不小於
Pd/hp
GB1806-79
350,500
800,1000
1000,1300
1300,1600
1600
GB1806-86
350,800
800,1000,1300
1 300,1 600
1600
1999修訂
350
500
800
1000
1300
1600
1600
鑽機的驅動形式
(1)機械驅動鑽機:以柴油機為動力,通過液力變矩器、鏈條、齒輪三角膠帶等不同組合的傳動方式所驅動的鑽機。
(2)電驅動鑽機:用電動機驅動的鑽機。
石油工業標准《SY/T5609-1999》石油鑽機型式與基本參數把鑽機分為9級,名義鑽井深度和鑽深范圍按114.3mm(4 1/2in)鑽桿柱(qst=30Kg/m)確定。下表給出新的鑽機型號級別及鑽深范圍和最大鉤載兩項基本參數。鑽機級別代號用雙參數表示,如10/600,前者乘以100為鑽機名義鑽深范圍上限數值,後者是以kN為單位計的最大鉤載。在驅動傳動特點的表示方法上,增加了:Y—液壓鑽機;DJ—交流電動鑽機;DZ—直流電動鑽機;DB—交流變頻電動鑽機。
第二章 石油鑽機的保養與維護
一、班維護保養:
①將鑽機外表面擦拭乾凈,並注意鑽機底座滑道,立軸等表面的清潔和良好潤滑。
②檢查所有外露螺栓、螺母、保險銷釘等是否牢固可靠。
③按潤滑要求加註潤滑油或潤滑脂。
④檢查變速箱,分動箱及液壓系統油箱的油麵位置。
⑤檢查各處的漏油情況並視情況加以處理。
⑥消除在本班內發生的其它故障。
二、周維護保養:
①徹底進行班維護保養所要求的項目。
②清除卡盤及卡瓦齒面上的污垢、泥土。
③清理干凈抱閘內表面的油、泥等。
④排除在本周內發生的故障。
三、月維護保養:
①徹底進行班、周維護保養所要求的項目。
②卸開卡盤,清洗卡瓦及卡瓦座。如有損壞應及時更換。
③清洗油箱內過濾器,更換變質或被臟污了的液壓油。
④檢查各主要零部件的完好情況,如有損壞應及時更換,不可帶傷工作。 ⑤徹底消除在本月內發生的故障。
⑥若鑽機長期不使用,各表露部分(特別是加工表露面)應塗以潤滑脂。
第三章 國內石油鑽機發展現狀分析
一.石油鑽機發展趨勢
進入21世紀以來,石油鑽機自動化、數字化、智能話、信息化水平快速發展。鑽機整體向著交流變頻調速電驅動石油鑽機(AC-GTO-AC)方向發展。隨著交流變頻技術的迅速發展,交流變頻電驅動石油鑽機會取代可控硅直流電驅動鑽機,該型鑽機具有現用機械驅動鑽機和直流電驅動鑽機無可比擬的優越性能,將成為陸地和海洋石油鑽機發展的換代產品。 今後,石油鑽機發展特點是:
(1)專業化鑽機得到快速發展。如適應各種環境和工藝技術發展的沙漠鑽機、海洋鑽機、斜井鑽機、小井眼鑽機、特深井鑽機、連續管鑽機等。
(2)規模向兩極化方向發展。深井石油鑽機趨向大型化(1500M,MAX12500KN)、輕便鑽機趨向小型化(車載為主)。
(3)鑽機控制實現自動化、智能化。頂驅、盤式剎車技術逐步成熟,電動控制技術、液壓驅動技術和可靠性逐步提高。
(4)大力發展新型石油鑽機,採用人性化的設計,先進的機械自動化,高效的鑽機操作和監控系統,裝置模塊化,以提高鑽機運移性,最終達到提高鑽井效率,大大降低鑽井成本的目的。
二.國內外石油鑽機發展現狀及水平
(1)國外石油鑽機發展現狀及水平 石油鑽機市場具有國際化的原因是石油鑽機結構復雜,成套和技術難度大,價格昂貴,每台售價近千萬元到幾千萬元不等,全世界總共才擁有各類陸地石油鑽機4300多台。海洋鑽機200~300多台。世界製造石油鑽機的國家乃至廠商都不多,總計每年生產成套石油鑽機的能力約600~800台左右。
(2)國內石油鑽機發展現狀及水平 我國的石油鑽機是為開采國內石油發展起來的,改革開放後,國內鑽機市場面對世界鑽機的競爭,各鑽機製造企業充分認識到,必須以國際市場為研製的出發點才能站穩國內市場。根據「國內市場國際化,國際市場本土化」的大趨勢,緊跟國內、國際市場需求,開發石油鑽機前沿技術。國內目前鑽深1000~7000m的鑽機已形成系列,具備生產1000~9000m機械傳動、電驅動、頂部驅動陸地、沙漠、海洋各種成套鑽機的能力。全國現有大型鑽機800台,中型鑽機166台,其中87%的大中型鑽機都是國產。
目前,我國成套石油鑽機供應商的石油鑽機製造技術在許多方面已經達到或接近國際先進水平。近兩年我國幾家成套石油鑽機製造廠經過體制改革,又不失時機地抓住我國為保證石油供給,加緊開發陸地、沙漠、海洋石油的同時積極參與海外石油開發的良好機遇,得以發展壯大。企業在技術進步、市場開拓、經濟效益、出口多方面同步發展,成績十分顯著。
總的來說,國內鑽機發展水平如下:
①成套石油鑽機具有國際競爭力。鑽機總體質量、技術水平已與國際基本相當。
②近幾年,國產電驅動鑽機發展迅速,控制水平從早期的模擬控制上升到目前國際流行的典型三級控制,即上位監控級、PLC過程式控制制級和全數字級構成通信網路。自動控制技術在鑽機上的應用已達到20世紀90年代中期國際鑽機先進水平,電傳動系統達到美國20世紀90年代第四代產品水平,交流變頻電驅動等鑽機已達到90年代國際先進水平。從鑽機整體看,達到同期同類國際先進水平的5種,填補國內空白的12種。
③鑽機在適應性、成套性、品種多樣性和系列化、自動化、智能化等方面與發達國家的先進水平相比還有相當大的差距。我國交流變頻調速石油鑽機的研製剛剛起步,國內生產的電驅動鑽機,將司鑽操作台和鑽井儀表集中放置到司鑽控制房,但各系統仍然是各自相對獨立。
④國產鑽機的機械維修時間約占總生產時間的5%~10%,而美國的鑽機維修時間只佔2%~3%。
⑤適應沙漠、戈壁、沼澤地等條件的鑽機研製工作剛剛起步。中型鑽機的模塊化程度很低。
⑥需要加大發展小井眼石油鑽機、連續管鑽機、自動化鑽機等先進鑽井設備的投資,推廣車載鑽機,發展撬裝鑽機力度。
三、國內主要生產廠家
我國是全世界發展中國家中唯一能生產成套石油鑽機的國家。十年前,只有蘭州石油化工機器廠、寶雞石油機械廠、吉林重機廠三大國營企業生產成套石油鑽機。目前,生產成套石油鑽機企業已發展到八家,年生產能力約200台的能力。即:
① 國企三家:寶雞石油機械有限責任公司、南陽石油機械廠、江漢第四石油機械廠;
② 中外合資企業二家:蘭石國民油井石油工程有限公司、上海三高石油設備有限公司;
③ 民營企業三家:勝利油田高原石油裝備有限責任公司、成都瑜宏石化工程有限責任公司、川油廣漢機械有限公司。
四.鑽機出口情況
隨著我國石油企業海外業務的增長和海外市場的開拓,石油裝備出口貿易呈明顯的增長勢頭。出口產品遍布20多個國家和地區,為今後出口產品的大幅度增長奠定了基礎。由於國內鑽機性價比較好,已有100多台鑽井、修井機由國內鑽井承包商帶到國外鑽井。
五、鑽機需求 從國際大環境看,一是西方發達國家受人工成本高等因素的影響,裝備製造業正在逐步向外轉移,中國已成為一個名副其實的「國際大工廠」。二是國際油價持續走高,刺激投資者紛紛將資金投向石油勘探領域,形成了新一輪的石油投資高峰,導致石油裝備需求劇增。中國石油裝備有些產品性價比優於發達國家,具有一定的競爭優勢。目前國內三大石油公司都在大力實施「走出去」戰略,加快海外業務的拓展,這將帶動了石油裝備走向國際市場。
從鑽機製造來看,國內在用鑽機近1300台,經過8年的更新改造,需求量大幅減少,到2004年底只有不足500台的市場空間。按目前的鑽機生產製造能力,再有三年多的時間國內鑽機市場將基本飽和。國際鑽機市場的確有較大發展空間,但國內生產的鑽機智能化和質量水平與國外先進水平相比還有一定差距,缺乏適應各種地貌環境和工藝要求的特種鑽機的設計和生產能力。而海洋鑽機製造剛剛起步,基本不具備海洋平台和鑽機船的設計、製造能力 。
⑥ 南方海相領域油氣勘探歷程
南方含油氣區的油氣勘探工作始於20世紀50年代中、後期。據不完全統計,全區累計完成地震測線2萬佘千米,共約有890口井(木含四川盆地)鑽遇海相地層,其中有油氣顯示的井約有428口,試油井204口,未鑽達設計目的層的井有60多口,工程事故井約48口。其中在滇、黔、桂、鄂、湘、皖、蘇7省區約有713口井鑽遇海相碳酸鹽岩層系。
從勘探指導思想、研究思路、理論與技術進展的角度,可以將南方油氣勘探研究工作歷程分為以下幾個階段。
1.2.2.1 以「槽台學說、背斜控油理論」為指導,尋找地面構造,進行鑽探(1963年以前)
該階段勘探工作的特點是以地面地質調查和淺井鑽探為主。槽台學說、背斜控油是當時勘探中的主要理論和指導思想。這個時期是我國南方海相中、古生界油氣勘探的初級階段,地質填圖、尋找地面構造是主要方法。相繼發現了川南、川西南氣區二疊系、三疊系氣田及威遠震旦系氣田。這個階段還沒有形成「成藏組合」的概念,因此,勘探與研究工作也無上、下組合之分。
1.2.2.2 以「含油氣盆地找油理論」為指導,形成了南方海相層系「存在多套生儲蓋組合」及「保存條件是關鍵」的認識(1964~1978年)
1964年,四川威遠震旦系燈影組獲得高產天然氣,使人們聯想到勘探工作應由淺層轉向深層。1966年至1972年期間,在貴州、桂中和湘鄂西地區共鑽井60餘口(貴州和桂中近30口,湘鄂西33口),由於這些地區缺乏區域蓋層、地下水極為活躍,鑽探相繼失利。人們逐漸了解到海相地層存在多套生儲蓋組合,可鑽探的目的層不止一個燈影組,地下出水的原因是保存條件不夠好。1972年之後油氣勘探向石柱寬向斜、赤水地區、羅坪斷階、當陽寬向斜等有碎屑岩覆蓋的地區轉移。這次轉移加速了赤水氣田的開發,發現了建南氣田。
在研究中,開始運用含油氣盆地找油理論,方法思路上開始引用岩相古地理及古構造控油等觀點,採用地面地質調查方法尋找構造圈閉。這一階段勘探和研究工作的突破性進展之一是形成了南方海相層位「存在多套生儲蓋組合」及「保存條件是關鍵」的認識,有效地指導了勘探目標的轉移。雖未明確提出「下組合」的概念,但已將志留系以下地層作為一個重要的勘探與研究目的層系,在部分地區(如湘鄂西)已將下組合作為主要的勘探與研究目的層系。
1.2.2.3 以「綜合評價研究」為特點,提出了「有效油氣源、有效儲集空間、有效圈閉、有效封蓋條件、有效成藏期」的有效成藏組合的觀點(1979~1992年)
1978年下半年,相繼成立了蘇浙皖、滇黔桂、鄂湘贛指揮部,目的在於有效地協調3個地區的勘探工作,選好勘探目標區。對海相碳酸鹽岩裸露區基本上停止了鑽探。對覆蓋區的鑽探,除保存條件外,還考慮了生儲油條件,如對十萬大山、沉湖-土地堂地區的鑽探。海相層位勘探投入鑽井數量僅為第一階段的十分之一,第二階段的四分之一。該階段共鑽井39口,句容地區就佔了26口。井位部署時,雖然利用了地震資料,但由於地震資料質量差,構造圈閉不落實,往往導致了鑽探的失利。
特別是南方海相地層研究連續3個五年計劃被列入國家重點科技攻關項目。應用板塊構造理論,根據揚子區中、古生界海相沉積、構造、油氣演化及油氣成藏、賦存地質條件及資源潛力預測等方面研究,提出了揚子區海相碳酸鹽岩地區油氣具有「板內形變、晚期次生成藏」的認識,並在油氣聚集區帶評價上,提出了「有效油氣源、有效儲集空間、有效圈閉、有效封蓋條件、有效成藏期」的有效成藏組合的觀念。這些研究成果,不僅為中、下揚子區及滇黔桂地區選出了一批有利勘探區塊,而且在技術思路、技術方法以及對目標區地質條件的認識上有了新的飛躍。
1.2.2.4 以「重點盆地綜合評價研究」為特點,明確「油氣有效保存單元,晚期成藏」的評價思路(1993~1998年)
1993年7月,川鄂邊區及南方新區油氣勘探項目經理部成立。1996年7月,中國石油天然氣總公司在海南省三亞市召開了南方油氣勘探工作會議,它標志著南方油氣勘探進入重點盆地勘探階段。
在「整體評價和優選區塊,統一規劃部署,嚴格勘探程序」的指導原則下,確立了以新理論、新技術、新方法為先導,開展南方海相重點盆地的綜合評價研究。在此期間,對下揚子區曾明確提出「以下古為主、以大中型構造為主、以天然氣為主」的勘探思路。在南方新區部署了大區評價和盆地(區塊)評價研究工作量,完成了物探老資料的重新處理與解釋;實施了MT、化探、重力、航磁勘探及二維數字地震勘探;進行了老井重新試油。重點盆地部署了少量探井和科學探索井,但由於對構造復雜程度的認識及地質資料精度的影響,除石柱復向斜洋渡溪構造洋渡3井在下三疊統嘉陵江組中獲日產2×104m3天然氣流外,無油氣突破。這些工作為整體認識南方以及盆地的重點目標區的發現、評價做了必要的准備。
1.2.2.5 分層次開展研究攻關,形成「多期成藏,油氣轉化,晚期調整,動態平衡」的認識(1999年以後)
1999年重組後的中國石油化工集團公司將資源發展戰略放在首位,於1999年5月正式成立南方海相油氣勘探項目經理部,遵照股份公司「積極准備南方」的戰略部署,按「戰略展開、戰略突破、戰略准備」3個層次,積極組織實施油氣勘探工作。在2000年懷柔會議後,勘探重點實現向揚子北緣地區的轉移,油氣勘探取得了「一個重大突破,6個積極進展」。發現了四川盆地內最大的氣田——普光氣田。2004年海相新區提交新增天然氣探明儲量1143.6×108m3,天然氣控制儲量555.88×108m3,天然氣預測儲量1390.95×108m3,石油控制儲量53×104t,三級混合儲量3096×108m3(氣當量),南方新區油氣勘探進入了一個新階段。
這一階段主要針對南方海相油氣勘探生產和研究形勢,分層次(基礎研究、綜合研究、區帶評價)開展科研攻關研究。中國石化組織了產、學、研結合的科研隊伍,從成盆、成烴、成藏3個方面,努力發展中國南方海相成藏理論,深化南方海相選區評價研究、南方中古生界天然氣成藏與富集規律研究,取得了一系列研究成果與進展。同時地球物理勘探技術(三維地震勘探、綜合地球物理勘探等)、工程技術的逐漸完善,為油氣的新發現打下了堅實的基礎。