旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)（轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆井）

旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)（轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆井）

旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)是繼機械頓鉆鉆井技術(shù)之后的一次巨大鉆井技術(shù)革命。人們在實踐中不斷探索新技術(shù)，研制出的新工具提高了鉆井速度與生產(chǎn)率，使得機械頓鉆能夠鉆出口徑小而深度更大的井。但隨著油氣開發(fā)鉆井深度的不斷加大，鉆遇地質(zhì)情況越來越復雜，頓鉆鉆井技術(shù)要完成地質(zhì)目的需一年甚至幾年時間，且在鉆進過程中易發(fā)生井噴事故，制約了此項技術(shù)進一步發(fā)展。

1895年，一種全新的鉆井方法——轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)，在美國得克薩斯州的Corsicana油田問世。該鉆井技術(shù)通過轉(zhuǎn)盤驅(qū)動鉆桿，帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)，連續(xù)破碎井底巖石，同時通過鉆桿循環(huán)鉆井液，連續(xù)不斷地把鉆屑攜帶到地面。整個鉆進進程可以連續(xù)進行，僅在接鉆桿時需要停頓，旋轉(zhuǎn)鉆井方法極大提高了鉆進效率。1901年形成了轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)的雛形，隨著旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)設(shè)備和工具的進步與發(fā)展，形成以動力驅(qū)動系統(tǒng)、起升系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、鉆機底座、鉆機輔助設(shè)備系統(tǒng)等八大主要系統(tǒng)組成的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)。

旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了4個階段：概念時期（1901—1920年），開始將鉆井和洗井結(jié)合在一起，與頓鉆相比，鉆桿代替了頓鉆中的鋼絲繩，它不僅能夠完成起下鉆具、傳遞扭矩、施加鉆壓，同時還可以循環(huán)鉆井液，連續(xù)清洗井底，將被破碎的巖屑攜帶到地面，減少鉆頭對地層巖石的重復破碎，提高了破巖效率和鉆井速度；此外還形成了牙輪鉆頭和注水泥固套管技術(shù)。發(fā)展時期（1920—1948年），形成了大功率鉆機、大功率泥漿泵、牙輪鉆頭、鉆井液、固井工藝、井控設(shè)備及配套工具等。科學鉆井時期（1948—1968年），鉆井技術(shù)有了迅速發(fā)展，根據(jù)地層的軟硬程度設(shè)計了不同的鉆頭，比如刮刀鉆頭、PDC鉆頭、金剛石鉆頭、鑲齒滑動密封軸承等高效鉆頭；優(yōu)化了鉆具組合與鉆井參數(shù)，實現(xiàn)了噴射鉆井；形成了低固相不分散鉆井液體系及固相控制技術(shù)。相對于頓鉆鉆井技術(shù)，井控系統(tǒng)是其主要亮點，采用了地層壓力檢測掌握井底壓力，減少了井噴事故的發(fā)生。自動化鉆井時期（1968至今），發(fā)展了鉆井參數(shù)自動檢測、綜合錄井、隨鉆測量技術(shù)等計算機技術(shù)在鉆井工程中的應(yīng)用，發(fā)展了優(yōu)化鉆井技術(shù)、井口機械化自動化工具、自動化鉆機、井眼軌跡控制及自動化閉環(huán)控制技術(shù)等新技術(shù)、新工藝及新設(shè)備。

勘探難度的加大給轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)：一是由于井深不斷增加，長達數(shù)千米的鉆柱從地面將扭矩傳遞到鉆頭進行破巖，鉆柱的扭矩非常大，在井中旋轉(zhuǎn)時消耗大量的功率，并易造成斷鉆具事故；二是受到地面限制，定向井、水平井和大位移井鉆井工藝隨之出現(xiàn)，因此需進行鉆井新技術(shù)新工具的研發(fā)，井下動力鉆具應(yīng)運而生。

〔渤海鉆探 孫天宇〕