相较于传统的钻井技术, 涡轮钻井技术的突出优势在于具有较大的机械钻速。实践数据表明, 采用涡轮钻井技术获得的机械钻速是转盘钻井机械转速的3-5倍。但是, 涡轮钻井技术也存在明显不足, 即高转速情况下承受很大扭矩的钻头轴承寿命明显缩短, 导致钻井成本提高。因此, 有必要对涡轮钻井技术中存在的不足进行优化, 进一步促进涡轮钻井技术的发展和应用。
1涡轮钻井技术的应用条件
随着石油科技的不断进步, 涡轮钻井技术也得到了进一步完善, 其应用条件主要可以从以下两大方面来考虑:
1.1采用涡轮钻井技术进行钻井作业时, 由于其机械钻速较大, 所以相较来说涡轮钻井技术需要更大的能量输入。在应用涡轮钻井技术时, 必须保证柴油机有足够大的功率输出, 从而带动各部分钻具进行旋转钻进;
1.2为了改善涡轮钻井技术的钻井效果, 必须保证涡轮钻具具有相当好的稳定性。涡轮钻具的稳定性主要受三方面的影响, 即井眼条件的优劣、扶正器的使用以及与涡轮钻具相适应的长保径钻头。此外, 由于钻井液具有显著的护壁效应, 因此, 在进行涡轮钻井作业时, 必须选用合适的钻井液。
2涡轮钻井技术应用过程中的钻井参数优选
由于涡轮钻井技术的机械转速高, 因此对钻具设备和零件的性能要求也相对较高。在选择钻井参数时, 应当制定较传统钻井技术更为严格的标准, 从而保证钻具在钻进过程中的使用性能。下面从两个方面来举例介绍钻井参数的优选:
2.1涡轮叶片。涡轮叶片是涡轮钻具的重要组成部分, 叶片设计是否适当直接影响钻井效果。因此, 在设计涡轮叶片的过程中, 要利用流体力学的相关知识对叶片参数进行计算, 并根据计算结果来优化叶片的结构和尺寸参数。同时, 要根据不同的钻头以及不同的钻井条件来设计相对应的涡轮叶片。
2.2设计减速器涡轮钻具。由于大转速会降低涡轮钻具的使用寿命, 因此减速器涡轮钻具在近些年来成为热门的研究方向。将高速涡轮与减速器相连, 同时连接支撑节, 以保证密封效果。
3涡轮钻井技术的应用现状及发展
3.1涡轮钻井技术的应用现状
目前, 涡轮钻井技术已相对成熟, 在世界各地的油气井开采中都有着十分广泛的应用。近些年来, 随着强度更大的金刚石钻头、高速牙轮钻头在涡轮钻井过程中的成功应用, 涡轮钻井技术的适应性变得更强。无论是定向井、水平井还是难度更大的大斜度井的钻井过程中, 涡轮钻井技术都发挥着重要作用。以水平井为例, 通过钻井实践表明, 采用高硬度金刚石钻头进行钻井作业, 可以在一小时内钻进12-15m, 与转盘钻井技术5m/h的机械转速相比, 涡轮钻井技术能够节约20天左右的钻井时间, 明显降低了钻井成本, 极大地提高了经济效益。
3.2涡轮钻井技术的发展探讨
涡轮钻井技术的优势十分明显, 因此在未来的油气井钻探领域势必将会得到越来越广泛的应用。但是需要指出的是, 超深井、难开采井是未来油气井的发展趋势, 因此涡轮钻井技术也必须结合实际生产需要进行相应的改良。为了满足油气井开发的生产需要, 未来涡轮钻井技术将有以下几大发展趋势:
3.2.1加大大扭矩、低转速涡轮钻具的研究力度, 进一步扩展现有涡轮钻具的尺寸系列, 使之具有更强的使用性和适应性;
3.2.2重视小尺寸涡轮钻具的研发。目前, 世界上很多国家相继研发出小尺寸的涡轮钻具来对开采时间较长的油气井进行侧钻, 并已取得了显著的应用效果。我国石油工作者也应当重视小尺寸涡轮钻具的研发, 为老油气井的进一步钻探提供技术支持;
3.2.3尽可能提高涡轮钻具的使用寿命。前文中已经指出, 涡轮钻井的高转速导致包括钻头轴承在内的很多零件承受了更大的扭矩和旋转载荷, 大大降低了其使用寿命。因此, 科研工作者应当加强对这些零部件使用寿命的研究, 提高易损坏零部件的使用寿命, 从而有效降低钻井成本, 获取更大的经济效益;
3.2.4进一步完善涡轮钻具的钻井工艺。要加强对涡轮钻具配套工具的研究, 以改善涡轮钻具在钻井过程中的工作条件, 从而降低涡轮钻具的使用成本。
4结语
涡轮钻井技术能够有效提高机械转速、缩短钻井时间、降低钻井成本、提高经济效益, 因此得到了越来越广泛的应用。科研人员和石油工作者要根据实践经验和实际生产需要进一步对涡轮钻井技术的不足之处进行改良, 以提高涡轮钻具的使用寿命, 改善涡轮钻具的工作条件, 增强其适应性。
摘要：涡轮钻井技术起源于上世纪五十年代, 并以其机械钻速大等优点在近几十年来得到了越来越广泛的应用。本文首先对涡轮钻井技术的应用条件进行了介绍, 然后分析了涡轮钻井技术应用过程中的钻井参数优选, 最后探讨了涡轮钻井技术的应用现状及发展趋势。
关键词：涡轮钻井,应用条件,钻井参数优选,发展展望
参考文献
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