關于石油鉆井工具的檢測及應用的若干思考

李健軍 馮偉 仲美玲

摘要：在石油生產(chǎn)過程中，鉆井工程極具重要位置，其生產(chǎn)質(zhì)量的高低對油井的開采起到了決定性作用。當前，隨著先進技術的不斷進步，大量的鉆井設備與鉆井工藝應運而生。筆者根據(jù)自身工作經(jīng)驗，以對石油鉆井工具的檢測為切入點，對石油鉆井自動化技術的運用進行了一番分析。

關鍵詞：石油鉆井；工具；檢測；應用

當前，石油鉆井工程已經(jīng)朝著自動化生產(chǎn)方向發(fā)展，多樣化的先進鉆井設備及其工藝得到了普遍應用。對于石油開采企業(yè)而言，除了要構(gòu)建一套嚴格的生產(chǎn)管理制度外，還必須加強檢測實際所用設備。

1.石油鉆井工具的檢測

石油鉆井工具主要涵蓋了井口工具和井下鉆具兩種類型，其中，井口工具屬于起下和上卸鉆具的工具，比如卡瓦、吊鉗等，卡瓦用于卡住鉆柱并懸掛在轉(zhuǎn)盤上，吊鉗用于上、卸各類下井鉆具絲扣。井下鉆具 包括鉆頭、井下動力鉆具以及穩(wěn)定器、減震器等工具。破碎巖石工具是鉆頭鉆井時的主要方式，主要有牙輪鉆頭、金剛石鉆頭和刮刀鉆頭三種類型，其中，牙輪鉆頭由鉆頭體、牙爪、牙輪、軸承、水眼等組成。金剛石鉆頭一開始只在硬地層中使用，其品種與使用范圍正日益擴大。刮刀鉆頭，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，鉆軟地層速度較快，但鉆進時扭矩較大，易損壞鉆具和設備，近年來，正在發(fā)展一種新型切削型鉆頭。井下動力鉆具是接在鉆桿下端，隨鉆桿一起下入井底的動力機，涵蓋渦輪鉆具、螺桿鉆具等類型。穩(wěn)定器也就是我們所說的扶正器，主要功能是防止井斜或鉆定向井，對鉆頭作業(yè)的穩(wěn)定性具有保障作用。減震器的目的在于提高鉆頭及其他鉆具的使用壽命，對卡鉆事故能夠有效處理，保證鉆進的安全運行。

要想保證鉆井工具在油井生產(chǎn)過程中有效運用，防止由于工具操作失誤而帶來的隱患事故，石油企業(yè)就必須對所有生產(chǎn)崗位人員進行合理的協(xié)調(diào)，并且編制詳細的用于鉆井工具的檢測制度，以判斷所用工具的性能。在石油鉆井工具檢測中，應重視以下幾項內(nèi)容。

1.1性能方面

井口工具與井下工具是鉆井工具的主要型式，對這些工具檢測過程中，應嚴格查看其性能水平，從而在后期的油井開采中發(fā)揮作用。檢測井口工具時，應注重它的操作性能，比如，對吊車及其輔助結(jié)構(gòu)進行檢查時，應查看各類機械構(gòu)件搭配的合理性，將其優(yōu)勢作用全面發(fā)揮。

1.2故障方面

油井鉆進時，所用的鉆井工具常出現(xiàn)故障問題，造成工具卡死在油井中，給維修工作者帶來的巨大的難度。所以，對這類工具檢測時，必須準確的勘測潛在的故障，相關技術工作者應采用專業(yè)的檢測儀器實施故障的有效檢查，以防止生產(chǎn)過程中工具設備出現(xiàn)誤動作。

1.3電氣方面

隨著油井開采中使用機械一體化生產(chǎn)模式后，使得電氣控制系統(tǒng)的作用越來越顯著。從電氣控制系統(tǒng)的控制中心可對鉆井工具自動化調(diào)控角度上看，我們最常使用的就是計算機操作平臺這一電氣控制形式。結(jié)合油井底下結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀明確具體的位置，使得鉆井工具的性能更加的安全可靠。

2.石油鉆井自動化技術的運用

石油鉆井工程自動化技術中涵蓋了各類新技術，比如，實現(xiàn)了鉆機與裝備的智能化、自動化、隨鉆測量及地質(zhì)導向鉆井。當前，已經(jīng)涌現(xiàn)了大量的自動化鉆井技術，在鉆井工程中得到了廣泛的應用，效果顯著。

2.1鉆機與裝備的自動化

自動化石油鉆機均屬于“機電儀計”一體的智能化、信息化、自動化鉆機有著較高的性能，最顯著的優(yōu)勢特征是先進可靠，在惡劣的環(huán)境與地質(zhì)條件下適應能力強、經(jīng)濟合理。這方面的產(chǎn)品共涵蓋了：德國prostar-2000型自動化鉆機，鉆井深度可達到7000m；美國NSCO和Apache、pool等公司研發(fā)的A10-32型等自動化鉆機，鉆井深度達到6100m，等。

2.2隨鉆測量與地質(zhì)導向鉆井技術

1979年第一次將MWD投入到實際中使用。MWD主要是把鉆后有線測量和傳輸井下參數(shù)的方法變成隨鉆無線測量和傳輸?shù)姆椒āｋS鉆測量屬于重大舉措；無線傳輸共涵蓋了泥漿脈沖法、電磁波法兩種方法。從二十世紀九十年代中期開始，涌現(xiàn)了LWD、NRWD、PWD等，產(chǎn)生了隨鉆地質(zhì)導向鉆井和隨鉆工程服務技術，對于一些地質(zhì)復雜和環(huán)境惡劣下的鉆復雜結(jié)構(gòu)井、特殊工藝井非常的適用。

2.3旋轉(zhuǎn)導向鉆井與隨鉆測控制傳貯技術

世界上首次使用的自動垂直旋轉(zhuǎn)鉆井系統(tǒng)是德國在1990至1995這幾年間研發(fā)出來的。九十年代中期，斯倫貝謝等諸多大規(guī)模公司相繼研發(fā)了PD等系列RST、RSS。目前，又涌現(xiàn)了PV等鉆垂直井工具。

2.4電子智能鉆井技術

由美國Grant公司生產(chǎn)出的智能鉆軒用銅導線輸送電能，能夠結(jié)合井下硬件用電量大小的要求準確的判斷具體的輸電功率。采用智能鉆柱時，可實現(xiàn)104bDs、105bps、106bps的數(shù)據(jù)傳輸速度。智能油管以光纖為核心；智能鉆井系統(tǒng)井下作業(yè)時，主要通過分布式傳感器短節(jié)，在傳感器內(nèi)部分別設置相應的微處理器，再利用耦合元件把實際產(chǎn)生的微處理器信號耦合到電力線上，最后傳輸至地面?zhèn)鞲衅鳌?/p>

3.結(jié)論

綜上所述可知，有效的石油鉆井工具不僅保障了現(xiàn)場操作人員方便快捷的作業(yè)，而且進一步推進了石油企業(yè)技術創(chuàng)新步伐。石油企業(yè)在生產(chǎn)計劃的制定過程中，必須對所用鉆井工具的經(jīng)濟實用性進行系統(tǒng)考慮，嚴格檢測鉆井工具潛在的故障問題、實際操作性能等方面，將鉆井工具的優(yōu)勢作用全面的發(fā)揮，從而推動石油企業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。

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作者簡介：李健軍（1983 -），男，黑龍江省牡丹江人，助理工程師，本科，現(xiàn)從事鉆具產(chǎn)品質(zhì)量檢驗工作。