井下動力鉆具

一般井下動力鉆具主要有三種,一是容積式螺桿鉆具,二是葉片式渦輪鉆具,三是電動鉆具。由于結構的改進,新材料和新技術的應用,這三種井下鉆具都有各自的優(yōu)點,在不同時期都得到交替上升的迅速發(fā)展。

井下動力鉆具螺桿鉆具

1.螺桿鉆具是smithInternational總公司根據(jù)Moineau泵原理設計的，它克服了渦輪鉆具的某些弱點。在性能上，具有低速、大扭矩的特征，壓力降在4MPa以下，單瓣(或稱單頭、單線)螺桿鉆具的輸出轉速低于400r/min，多瓣螺桿鉆具的輸出轉速為90-150r/min，適合與牙輪鉆頭配套鉆井。在結構上，具有零件少、裝配簡單、維修工作量小的特點，小尺寸規(guī)格的鉆具也容易制作。整機長度6~sm，比較適合于鉆定向井和叢式井的工藝要求。

井下動力鉆具電動鉆具

2.電動鉆具的輸出轉速在1200r/min以上，多級減速器結構復雜，可靠性差，井下電動機的絕緣和密封性能要求高。電樞繞組失效后，修復困難。特別是三牙輪鉆頭的縱向振動厲害，電動鉆具的工況惡劣，使用壽命僅有30~40小時。40年代末，電動鉆具隨著渦輪鉆具的發(fā)展而逐漸被淘汰。在西方國家，電動鉆具現(xiàn)已基本絕跡。在獨聯(lián)體，僅有少數(shù)井隊使用電動鉆具鉆水平井和大斜度延伸井，年鉆井進尺不到渦輪鉆具鉆井進尺的1%。

井下動力鉆具渦輪鉆具

3.渦輪鉆具的優(yōu)點是:具有高速大扭矩的軟特性,無橫向振動,機械鉆速高;全金屬的渦輪鉆具耐高溫,適宜于深井和高溫環(huán)境下作業(yè);對油基鉆井液不敏感,能適應在高密度的鉆井液中工作。缺點是:鉆具較長,鉆頭的適用范圍小(減速渦輪鉆具除外);安裝調整軸向間隙較繁瑣。

井下動力鉆具在西方發(fā)達國家已被確定為定向井、叢式井、大斜度井、水平井和搶險救援井的最佳鉆井工具之一。前蘇聯(lián)有80余年使用電動鉆具和渦輪鉆具的豐富經(jīng)驗，在蘇聯(lián)解體前，渦輪鉆具的年鉆井進尺占全蘇總鉆井進尺的76%~80%，解體后的獨聯(lián)體，渦輪鉆具的年鉆井進尺仍為總鉆井進尺的70%以上，螺桿鉆具的年鉆井進尺占總進尺的5%一10%。

井下動力鉆具在提高機械鉆速、增加單只鉆頭進尺、減少每米鉆井成本、實現(xiàn)井身軌跡的定向控制和快速準確中靶以及確保井身質量和鉆井安全性等方面，與傳統(tǒng)的轉盤鉆井相比，具有極大的優(yōu)越性。

改革開放以來,我國油氣鉆井新技術的應用獲得了重要的進展。定向井、水平井、多分支井技術提高了鉆探成功率和效益,推動了井下動力鉆具的發(fā)展應用。此外,小井眼鉆井、套管開窗側鉆、旋轉導向鉆井、連續(xù)油管鉆井等技術亦得到一定程度的開發(fā)和利用,也需要井下動力鉆具有相應的發(fā)展。我國油氣鉆井成本偏高,建井周期長,轉盤鉆井的平均機械鉆速過低。發(fā)展深井、超深井與高溫、高壓、高地應力條件下提高鉆井效率的技術也是我國油氣鉆井發(fā)展的趨勢。深井的年鉆井比例達30%以上,且增長趨勢較大,而中深井的數(shù)量更大。要改變深井中后1/3的鉆井工作量占全井2/3的鉆井時間的狀況,采用井下動力鉆具鉆井,尤其是推廣應用新型渦輪鉆井技術,無疑是最經(jīng)濟的選擇。

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