国外钻井装备与技术新进展
国外钻井技术新进展
２ ０ 的大 钩 载 荷 ， 可适 用 于 钻 浅 、 ５ｔ 中深 井 ，独 特 的 小 型和 自动 化 配 置
新型采油一 钻机系统 美 国Ｇ ｅ ｒｙ Ｗ ｌ公司开发成功了一种新型采油一 ｏｆ
步 降低 了其 内部组件 的发热和磨
损 ，可延长钻头 的使用寿命和提 高
设计 的牙轮却可长期保 持切 削刃完
好 。它根据金刚石体积 控制 的最新
钻井 的经济效益 。它的配置在密封
和轴承 间的起隔热作用的隔热 盘， 可 防止密封吸热延长其使用时间。 此 外，其锥形密封压盖还可将密封 定位在最佳承压和密封位置，可在
化钻 台上建立Ｓ 一 Ｏ Ｔ ８ 自动 钻 工 和 对 扣 导 向器 ；采 用 水 力 自动卡 瓦 ，可 进 一 步 消 除 井 眼 中 的 人 工操 作 。并
率。它的钻井平台高８５ ，其滑轮和 ．ｍ
大 钩载荷 均为 ３５． ７ｔ ，可在一０Ｃ ２０的恶 劣 环境下 正常使用 。
小型钻机 美国Ｇｏｇ ａｌｎ ｅｒｅＦ ｉｉｇ
置 的可转 向稳定器采用三个转 向滑 板 ，以保证井眼与垂 向相切 。每当
其 近 钻 头 探 测器 发现 钻 头 与 要 求 的
车 ，无须起重机 或安装扒杆 ，即可
将 安 装 快 速 完 成 ；靠 交 流 电供 能 的 主 机 系 统 ， 可减 轻对 环 境 的污 染 ，
井眼有偏差时，其控制 总成 内的液 压系统就可提供 一个转 向力给三个 滑板 ，无论地层如何倾斜 ，均可使 井眼转 向正确的轨道 。在方位角校 正时，其三个滑板可产生３／１的纠 ０３ｍ
公司开发成功 了一种新型钻机 。采 用它可钻深度达４５米 的直井和水平 ７７ 井 。它可进行遥控钻井 ，允许维修 公司在故障发生前 ，对其进行诊断 和维护，以节约钻井 时间，同时也
几项国际钻完井新技术
几项国内外钻完井新技术一、智能井技术 (1)二、激光钻井技术 (1)三、钻工对未来钻井的设想 (3)四、优化四维地震流体成像 (4)五、用智能井开采海上边际油田 (5)六、应用油藏性描述及3D可视化技术促进海上油田的二次开发 (6)七、高温高压深井钻井前沿专项技术研究 (7)一、智能井技术智能井技术并不是新近才出现的。
早在1997年第一次智能完井即采用了SCRAM 专利系统。
它的特点是可以进行永久的监测，能够控制油藏内流体的流动。
而6年之后，供应商与专业服务公司就在世界范围内安装了超过185个智能井系统。
一些论坛分析认为，对智能井技术的投资已接近10亿美元。
智能井技术要想在经济上可行，就不能仅仅局限于试验基础上单方面的应用，而要在各种各样的油井中作为油田开发一个重要而不可缺少的部分。
可喜的是，虽然发展速度缓慢，但这一切正在得以实现。
智能井技术是油藏实时管理的主要构成部分。
通过安置在油藏平面上的传感器与控制阀，石油工程师们就可以对油藏与油井的动态进行实时监测，分析数据，制定决策，改变完井方式，以及对设备的性能进行优化。
智能井技术的应用智能井技术的应用范围很广，主要用于油藏开采过程的管理，这对于二次采油与三次采油非常重要。
它可以控制一口油井的注入水或注入气在不同产层或不同油藏之间的分布，也可以封堵产自其他产层的水或气，因而可以控制注入水或驱替出的油扫过油藏中未波及的区域。
这对于复杂结构井，如大位移井、长水平井或多分支井以及各向异性的油藏来说非常重要。
作为一种有力的工具，智能井技术不仅可以处理油田开发中经常出现的问题，也可以处理很多井下突发事件，并通过对这些突发事件的处理创造价值，从而给资产增值。
智能井技术在油田开发中的优点主要在于：优化油藏性能，从而提高油藏采收率，增加油井产量；减少作业中投入的劳动力，从而减少安全事故，更有效地进行油藏管理。
目前，已采用智能井技术的油井接近200口。
这同那些正计划采用与正在采用该技术的多口油井开发项目共同表明了，该技术可以实现预期的目的。
国内外钻井新技术
国内外钻井新技术钻井作为石油勘探开发的重要环节，一直以来都在不断发展和创新。
近年来，随着科技的进步和需求的不断增长，国内外钻井行业涌现出了许多新技术，这些新技术为钻井作业提供了更高效、更安全、更环保的解决方案。
本文将重点介绍国内外钻井领域的一些新技术。
1. 气体钻井技术气体钻井技术是近年来钻井行业的一项重大技术突破。
相对于传统的液体钻井，气体钻井采用压缩空气或氮气作为钻进液，具有环保、清洁、高效等特点。
气体钻井技术不仅可以避免液态钻井液带来的环境问题，还能够减少地下水污染风险。
同时，气体钻井技术还能有效提高钻井速度，降低钻井成本。
2. 高压水力钻井技术高压水力钻井技术是一种利用高压水射流来切削地层的新型钻井技术。
该技术能够高效地切削硬岩和特殊地层，且对环境影响较小。
它采用高压水射流进行切削，可将地下岩层切削成细小的颗粒，减少钻井液量，降低钻井噪声和震动。
高压水力钻井技术不仅提高了钻进速度，还能够减少钻具磨损，延长钻头使用寿命。
3. 快速钻进技术快速钻进技术是一种钻井作业周期较短、效率较高的新技术。
通过优化钻井过程和提高钻具性能，快速钻进技术能够缩短钻进时间，减少钻井成本。
其中一项关键技术是采用高效钻井液和超强钻头，提高了钻进效率和钻头使用寿命。
此外，还可以采用一体化的钻井装置和自动化控制系统，提高钻井操作的精确度和安全性。
4. 智能钻井技术智能钻井技术是钻井行业的前沿技术之一。
它通过装备互联网、人工智能、大数据分析等技术，实现对钻井作业全过程的智能化控制和管理。
智能钻井技术可以实时监测钻井参数，预测地层变化，优化钻井方案，提高钻进效率和质量。
此外，智能钻井技术还可以对钻井装备进行远程监控和管理，减少了现场人员的风险和作业成本。
5. 高效钻井液技术高效钻井液技术是钻井作业中至关重要的一项技术。
它采用新型化学品和添加剂，改善钻井液的性能和稳定性，提高钻井作业的效率。
高效钻井液技术能够降低钻井过程中的摩擦阻力、降低地层损害、改善井壁稳定性等，从而提高钻井速度和质量。
国际钻井装备与技术发展趋势及方向
越 高的 需求 ，世界 各大 石油 公 司纷 纷 以 引进 或研 发先进 技
同时 ，壳牌 公 司正 在 进 行 一 种高 端 钻 机 、钻井 船 的
术 和高端 钻 井装备 的方 式 ，提高 钻井 完井 的工作效 率 ，促 研发 。该 钻机结 构相 比传 统钻机 将更 加 紧凑 ，工作更 有成 进技 术集 成 以实现 项 目一体 化解决 方案 ，提 高钻 井完井 技 效 。而新 型钻井 船在 建造 和作业 耗费 远低 于第五 代钻 井船
益 ，而 勘探 施工 环境 的复杂 化 统是 能够 在深水 域及 更加 不稳定 的海 况 中工作的 海底 高科
对钻井 装备 适应 不 同操 作情 况 技装 置 ，使二至 三代 的钻 机能够 代替 四至 五代钻 机进行 作
的能力也提 出了更高要求 。 业 ，从而 显著 降低 了隔水 管的作 业时 间及 巨大而 复杂 的常 目前 ，钻 井 的 投 资 占 整 规海 底防 喷器组 的安 装 ，可以用 小规 模作 业的钻 井耗 费实 个石 油勘 探 开发 投 资的 ５ ％以 现 深 水 钻 井 作 业 。 ０
上 ，是 影 响油 气勘探 开发 整体
壳牌 公 司将无立 管泥 浆 回收 系统 与地 表防喷 器结 合构
效益 的关键 因素 。钻 井技 术的 成海 底隔 离装 置 ，使 之在 深水作 业 中实现 比常规 防喷 器更
进步对 石油 天然 气工业 的 发展 加优 化的效 率 与能 力。 目前该 系统工 作的 最大水深 是５ ０ ００
间 ，可以 用作准 备工 作 、钻机 配套设 施的 安放 。这种 钻井
精悍化钻机催生效 率质 变
更 小 更 紧 凑 的钻 机 结 构 ，一 直 是 各 大石 油 公 司 着 力 船 集 中体现 了壳 牌在 钻井 作业上 轻捷 精悍 并高效 的发 展构
国内外钻井装备的发展现状及趋势
国内外钻井装备的发展现状及趋势随着全球能源需求的增长，国内外钻井装备行业呈现出快速发展的态势。
本文将对国内外钻井装备的发展现状及未来趋势进行简要介绍。
发展现状国内钻井装备行业经过多年的发展，已经取得了显著成果。
中国的钻机制造商在技术创新和产品质量上取得了巨大进步，成为了国际市场的重要竞争者。
国内钻井装备的市场份额不断扩大，形成了一定的规模经济和产业集群效应。
国外钻井装备行业也在不断发展壮大。
美国、加拿大、俄罗斯等国家拥有先进的钻井技术和装备制造能力，成为了全球钻井装备市场的主要供应方。
这些国家注重技术研发和创新，致力于提高钻井效率和降低成本。
未来趋势随着能源资源的稀缺性和环境保护意识的增强，未来钻井装备行业将朝着以下方向发展：1. 技术创新：钻井装备制造商将继续加大对技术创新的投入，研发更高效、更节能的钻井设备。
如使用智能化和自动化技术，提高钻井效率和安全性。
2. 环境友好：未来钻井装备将更加注重环境保护，减少对生态环境的影响。
采用新材料和清洁能源，降低能耗和排放。
3. 数据驱动：随着大数据和人工智能技术的发展，钻井装备将更加注重数据的收集和分析。
通过数据驱动的决策，提高钻井效率和质量。
4. 自动化：未来钻井装备将朝着自动化方向发展，减少人工操作，提高作业安全性和生产效率。
5. 国际合作：国内外钻井装备制造商将加强合作与交流，通过技术和经验的共享，实现互利共赢。
结论国内外钻井装备行业的发展正在迅速推进。
通过技术创新、环境友好、数据驱动和自动化等发展趋势，钻井装备将更加高效、智能和可持续。
我们应密切关注行业发展动态，抓住机遇，推动国内钻井装备行业的发展。
国外钻井技术研究新动态
国外钻井技术研发新动向钻井的目的不止是构建油气通道，更重要的是发现更多的油气资源和尽量提高油气产量和采收率。
钻井工程面临的问题始终是如何确保“优，快，省，HSE”。
钻井技术的研发一直是针对这些问题展开的。
自上世纪80年代以来，钻井技术发展很快，极大地推动了钻井的实时化、信息化、数字化、可视化、集成化、自动化、智能化，使钻井变得“更聪明”。
从国外钻井前沿技术和在研技术判断，当前钻井技术的研发在这四个方面出现一些值得关注的新动向。
一、优“优”指优质，也就是如何提高工程质量，更好地保护油气层，准确地监控井眼轨迹。
1.提高井下数据传输速率，完善双向通讯钻井目标复杂化对井眼轨迹的控制精度提出了越来越高的要求。
近些年，国外一直在探索新的数据传输方式，包括声波、光纤和有缆钻杆。
目前，声波信道和用于常规钻杆的光纤信道尚在研究中。
在有缆钻杆领域，目前投入商业应用的只有美国Intelliserv公司的“软连接”有缆钻杆，即所谓的智能钻杆。
智能钻杆的主要特点是：(1)数据传输高速、大容量、实时：数据传输速率高达5.76×104 bit/s；(2)真正实现双向通讯；(3)适用于包括欠平衡钻井、气体钻井在内的任何井况下的数据传输。
智能钻杆是钻井井下信号传输技术的一个重大突破和重要里程碑，应用前景乐观。
下一步是开发数据传输速率高达1×105 bit/s的智能钻杆。
2.发展随钻前视功能，完善地质导向地质导向是MWD和LWD技术的重大突破，但目前的地质导向仪离钻头的距离在0.91m以上，不能探测钻头前方的地质情况。
为此，需要发展随钻地震等具有随钻前视功能的技术，更好地进行地质导向和储层导向。
二、快“快”指高效，也就是如何提高钻井效率。
“快”是油公司、钻井承包商和技术服务公司一贯追求的重要目标。
近两三年，钻井日费暴涨，提高钻速尤为重要，对深井钻井和深水钻井来说更是如此。
1.探索新的破岩方式，以期在破岩技术上取得突破近几年，国外还在探索中的破岩技术主要是激光钻井、等离子体通道钻井(Plasma Channel Drilling)。
国外现代石油钻井装备
国外现代石油钻井装备目前世界上在用钻井技术主要有喷射钻井、平衡压力钻井、空气钻井、井下动力钻具钻井、最优化与自动化钻井、顶部驱动钻井、导向钻井、高压冲蚀钻井以及非垂直井钻井等九种。
1．喷射钻井技术与装备利用20—30MPa压力泥浆通过钻头喷嘴喷射后，以高速冲击井底岩石，加快钻井速度，提高钻头进尺。
喷射钻井除采用常规钻井装备之外，必须配备大功率钻井泵组，以满足高压泥浆钻井的需要。
与此同时还应当配备高压循环管线、高压水龙带、较好的泥浆净化系统等。
喷射钻井对油层污染较大直接影响采收率。
2．平衡压力钻井技术与装备为保护油田、提高采收率，利用接近油层压力的泥浆进行钻井，可减少对油层污染。
除采用常规钻井装备之外，必须配备较完善的井控装置，以及时处理可能发生的井涌或井喷。
3．空气钻井技术与装备利用空气代替泥浆进行钻井，对油层的污染更少，钻井速度快，钻头进尺多，油层采收率较高。
空气钻井除采用常规钻井装备之外，必须利用空气压缩机代替钻井泵，没有泥浆净化、制备和储存系统。
4．井下动力钻具钻井技术与装备利用井下动力钻具直接驱动钻头旋转破坏岩石进行钻井，钻杆不转，只承受钻井的反扭矩，减少钻具磨损，增加破碎岩石的有效功率，钻井速度快、经济效益好。
井下动力钻具钻井除采用常规钻井装备之外，必须配备大功率钻井泵组、高压泥浆循环系统、高压水龙带以及较完善的泥浆净化、制备和储存系统（这里指的是液力驱动井下动力钻具）。
5．最优化、自动化钻井技术与装备在钻井过程中，选用最优工况参数进行最优化、自动化钻井，具有钻井效率高、速度快、时间短、质量高等特点以及较高的经济效益。
最优化、自动化钻井除采用常规钻井装备外，必须采用最优化、自动化控制系统与装备。
6．顶部驱动钻井技术与装备利用顶部驱动或侧部驱动钻井系统钻井，具有较好的经济效益，节约钻井时间11.3%，节约总时间8.1%，节约钻井费用5.8%，节约总费用3.9%，除采用常规钻井装备外，必须采用顶部驱动或侧部驱动钻井系统，加强和加高井架，并在井架内加焊导轨等。
钻井新技术及发展方向分析
钻井新技术及发展方向分析1 钻井技术新进展1.1石油钻机钻机是实现钻井目的最直接的装备,也直接关系到钻井技术进步。
近年来,国外石油钻机能力不断增强,自动化配套进一步完善,使钻机具备更健康、安全、环保的功能,并朝着不断满足石油工程需要的方向发展。
主要进展有:(1) 采用模块化结构设计,套装式井架,减少钻机的占地面积,提高钻机移运性能,降低搬家安装费用。
(2) 高性能的“机、电、液”一体化技术促进石油钻机的功能进一步完善。
(3) 采用套管和钻杆自动传送、自动排放、铁钻工和自动送钻等自动化工具,提高钻机的智能化水平,为提高劳动生产率创造条件。
1.2随钻测量技术1.2.1随钻测量与随钻测井技术21 世纪以来, 随钻测量(MWD) 和随钻测井(LWD) 技术处于强势发展之中,系列不断完善,其测量参数已逐步增加到近20种钻井工程和地层参数,仪器距离钻头越来越近。
与前几年的技术相比,目前,近钻头传感器离钻头只有0.5～2 m 的距离,可靠性高,稳定性强,可更好地评价油、气、水层,实时提供决策信息,有助于避免井下复杂情况的发生,引导井眼沿着最佳轨迹穿过油气层。
由于该技术的市场价值大,世界范围内有几十家公司参与市场竞争,其中斯伦贝谢、哈里伯顿和贝克休斯3 家公司处于领先地位。
1.2.2电磁波传输式随钻测量技术为适应气体钻井、泡沫钻井和控压钻井等新技术快速发展的需要,电磁波传输MWD(elect romagnetic MWD tool s ,EM MWD) 技术研究与应用已有很大进展,测量深度已经达到41420 km。
1.2.3随钻井底环空压力测量技术为适应欠平衡钻井监测井筒与储层之间负压差的需要,哈里伯顿、斯伦贝谢和威德福等公司研制出了随钻井底环空压力测量仪（annular pressure measurement while drilling, APWD) ,在钻井过程中可以实时测量井底环空压力,通过MWD 或EMMWD 实时将数据传送到地面,指导欠平衡钻井作业。
国际钻井装备与技术发展趋势与方向
国际钻井装备与技术发展趋势与方向随着全球经济发展对油气资源的需求量日益增加、油气勘探开发的不断深入，能源行业对钻井装备与技术的要求越来越高。
作为石油天然气工业的核心施工环节,钻井是一项投资巨大的风险性工程，钻井装备的优劣直接影响着钻井速度、钻井安全和钻井经济效益，而勘探施工环境的复杂化对钻井装备适应不同操作情况的能力也提出了更高要求。
目前，钻井的投资占整个石油勘探开发投资的50%以上，是影响油气勘探开发整体效益的关键因素。
钻井技术的进步对石油天然气工业的发展有着举足轻重的作用。
针对钻井行业对装备可靠性、功能性与技术智能化越来越高的需求，世界各大石油公司纷纷以引进或研发先进技术和高端钻井装备的方式，提高钻井完井的工作效率，促进技术集成以实现项目一体化解决方案，提高钻井完井技术的自动化、智能化及人性化水平，从而实现油田开发的经济利益最优化。
精悍化钻机催生效率质变更小更紧凑的钻机结构，一直是各大石油公司致力于实现的发展构想，也是当今钻机技术发展的探索方向。
作为钻井作业最重要的“重武器”，精悍化的钻机能够在适应传统钻机同等的工作环境的情况下，达到减少能耗、加快施工速度的目的，同时能够满足复杂作业环境，如海上油井、滩涂等对技术与精度的要求，使钻机的适应能力进一步提高，同时也降低了作业成本，实现经济效益优化。
在促进钻井系统精简效率化的方案中，壳牌公司提出了一系列完整的构想。
壳牌开发了地表防喷器系统，该系统是能够在深水域及更加不稳定的海况中工作的海底高科技装置，使2至3代的钻机能够在需要4至5代钻机的条件下进行钻井作业，从而显著降低了隔水管的作业时间及巨大而复杂的常规海底防喷器组的安装，可以用小规模作业的钻井耗费实现深水钻井作业。
壳牌公司将无立管泥浆回收系统与地表防喷器结合构成海底隔离装置，使之在深水作业中实现比常规防喷器更加优化的效率与能力。
目前该系统工作的最大水深是5000英尺（约1500米）、配合套管尺寸达到45英寸。
国内外钻井新技术和发展趋势
2.大位移井钻井技术及其应用
大位移井是在定向井、水平井技术之后又出现的一种特殊钻井技术，是指水平 位移深度与垂直深度之比大于2.0以上的定向井和水平井；当比值大于3时，则称为 是特大位移井。
第二阶段（1976～1985年）：
1976年4月30日，我国第一口超深井（井深6011M）在四川完成，标志着我 国钻井工作由打深井进一步发展到打超深井。
从1976年开始，我国每年都打深井，并且数量逐步增加，由1976年完成3口 上升到1985年完成29口。
在这个阶段中，除完成170口深井外，还完成了10口超深井，其中包括井深 超过7000M的2口超深井（四川关基井，7175M；新疆固2井，7002M），这是我 国深井超深井钻井的初步发展阶段。
开采油气，提高油气采收率 形成油气到地面的通道。 油田开采后期钻注水或注气井。
3. 钻井在石油工业中的地位
钻井工程是石油工业的支柱，是油气勘探和开发取得突破的手段。
4. 钻井的作用
钻井的作用不再是单纯的创造油气通道，而且是提高油气产量和提高 采收率的重要手段。
特殊工艺井的应用给石油工业的发展开辟了崭新的局面，带来了巨大 的经济效益。
（6）国外深井和超深井技术发展
国外超深井钻井技术发展主要集中在钻机、钻头、井下工具、钻井泥浆 等方面： 超深井钻机功率大、性能好、自动化程度高、配套设备性能可靠，从而在 装备上为快速打好深井提供了物质上的准备。 钻头质量好、品种全、选型合理，可获得钻头耗用数少、钻井进尺多、钻 井速度快的好效果。 钻井液具有良好的热稳定性、润滑性和剪切稀释特性、固相含量低、高压 失水量低、可抗各种可溶性盐类和酸性气的污染。 运用井下动力钻具提高钻速、井身结构设计灵活、高强度钻杆等工具配套 齐全，使得国外超深井钻井速度快、事故少、成本低、效益好。
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参 数
成。 钻井装备模块能完成 ３ × ５ 矩阵 １５ 口井的作业， 井深可达 ７ ６２０ ｍ； 钻井辅助模块配有 １ 对起重机。 由于模块尺寸紧凑， 利用起重系统安装极为简便， １������ ３ 快速移动钻机 ［ ３］ 无需驳船配合。 美国 Ｖｅｒｉｓｔｉｃ 公司的快速移动钻机是一种步进
１ 新型钻机
１������ １ Ａｅｃｈｅｒ 模块化钻机
［ １］
ＶＤＤ４００������ ２ 模块化钻机 （ 见图 １） 专为海上平台研
挪威 国 家 石 油 公 司 的 Ａｅｃｈｅｒ 系 列 最 新 的
９８ ｍ ３ 的钻井液罐， ２ 台流量 ３ ４１０ Ｌ ／ ｍｉｎ 的振动
制， 与其他模块钻机相比， 该钻机更轻便和紧凑，
贝克 休 斯 公 司 开 发 出 了 双 倒 角 ＰＤＣ 切 削 齿
部分组成， 距离只有几英尺， 钻头与井壁的接触面 积加大可有效减小钻柱的振动， 避免了常规双径钻 ｍｍ 井眼钻进井段 ２ ４０７ ～ ３ ４３７ ｍ， 平均机械钻速达 时间 ５ ｄ。 该井段火山岩厚度 ６７ ｍ， 钻遇玄武岩 振动也很小。 时， 监 测 到 钻 头 附 近 有 较 大 的 横 向 振 动， 但 ø２０３������ ２ ｍｍ 钻铤附近振动相对较小， 在其他地层的 ２������ ２ 新型混合式钻头 ［ ６］ 现场测试钻头采用 ø１６ ｍｍ 切割齿， 在 ø３１１������ ２
Ａｂｓｔｒａｃｔ ： Ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｇｉｖｅｎ ｔｏ ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ ｆｏｒｅｉｇｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ— — —ｎｅｗ
（ ｔｗｏ ｓｔａｇｅ ｄｕａｌ ｄｉａｍｅｔｅｒ ＰＤＣ ｂｉｔ， ｎｅｗ ｈｙｂｒｉｄ ｄｒｉｌｌ ｂｉｔ， Ｋｙｍｅｒａ ＴＭ ｄｒｉｌｌ ｂｉｔ ｗｉｔｈ ｄｕａｌ⁃ｃｈａｍｆｅｒ ＰＤＣ ｃｕｔｔｅｒ，
２０１６ 年 第 ４４ 卷 第 ７ 期
郭先敏等： 国外钻井装备与技术新进展
— ２１ —
距， 为实现 “ 十三五” 钻井装备与技术发展目标， 跟踪世界钻井装备与技术发展动向， 相关研究机构 及人员应把握世界钻井装备与技术发展脉搏， 这对 于掌握未来发展领域， 调整和优化当前的装备与技 距， 进一步拓展国际市场， 实现国际化发展目标具 有重要意义。 术研发方向， 提前做好技术储备， 缩短与国外的差
０ 引 言
生着深刻变化。 极端环境下的资源勘探开发极具挑 纵观近年来国际钻井技术发展动向， 钻井正发
优劣直接影响施工速度、 安全和经济效益。 材料、
井装备和技术水平与国外先进水平相比尚有很大差
∗ 基金项目： 中石化前瞻项目 “ 非油气领域科技成果的启示作用跟踪调研” （ ＪＰ１４０２３） 的部分研究内容。
图 ２ 双径 ＰＤＣ 钻头
Ｆｉｇ������ ３ Ｔｈｅ ｎｅｗ ｈｙｂｒｉｄ ｄｒｉｌｌ ｂｉｔ
图 ３ 新型混合式钻头
该钻头是同心两级钻头， 由先导段和扩眼段 ２ 头不稳定的问题， 且无需调整 ＢＨＡ。
Ｆｉｇ������ ２ Ｄｕａｌ⁃Ｄｉａｍｅｔｅｒ ＰＤＣ ｂｉｔ
Ｋｙｍｅｒａ ＴＭ 钻头 （ 见图 ４） 。 该钻头采用双倒角结构 设计， 增加了 １ 条脊线， 并将所受压力分散到更大 载荷时碎裂掉齿失效的抗力， 大大延长了钻头使用 寿命。 试验结果表明， 采用双斜面 ＰＤＣ 切削齿的 钻头反扭矩更小， 切割产生的岩屑更细， 井眼清洁 也更容易。 的面积上， 增强了切削齿在研磨性地层或受到冲击
３ 星期就可完成组装， 可进行控压钻井和连续管钻 井等作业。 力系统。 钻机及钻井液系统占地面积 １４ ｍ × １２ ｍ， ２２０ ｔ， 可容纳直径 ６３������ ５ ～ ５０８������ ０ ｍｍ 的管材 １５０ ｔ。 ６３０ ｋＮ， 最大加载 ９００ ｋＮ， 最大提升速度 ４５ ｍ ／ 钻机驱动采用齿轮齿条传动系统， 最大提升能力 ３ ｍｉｎ； 防喷器和井控设备额定压力 ６８������ ９５ ＭＰａ； 钻 井液系统包括 ４ 个 ９������ ５ ｔ、 ５５９ ｋＷ 的钻井泵， ４ 个 筛。 此外， 还包括 １ 个 ø９５０ ｍｍ 的液压驱动转盘 和 １ 个自动下入套管 ／ 油管系统。 已用 Ａｒｃｈｅｒ 钻机 在毛伊岛钻了 ３ 口开发井， 最大井深 ６ ５３４ ｍ。 质量约 ８９０ ｔ。 钻机桅杆式井架高 ２８ ｍ， 钻台质量 该钻机包括钻台及相关设备、 钻井液系统和电
— ２０ —
ＣＨＩＮＡ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ
石 油 机 械
２０１６ 年 第 ４４ 卷 第 ７ 期
◀钻井技术与装备▶ ∗
国外钻井装备与技术新进展
（ 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院）
郭先敏 侯 芳
摘要： 介绍了国外最新的钻井装备与技术— — —新型钻机 （ Ａｅｃｈｅｒ 模块化钻机、 模块化海洋钻 机、 快速移动钻机和理想钻机） ， 新型钻头 （ 两级双径 ＰＤＣ 钻头、 新型混合式钻头、 双倒角 ＰＤＣ 切削齿 Ｋｙｍｅｒａ ＴＭ 钻头、 Ｐｅｘｕｓ ＴＭ 混合式钻头、 ＩＲｅｖ ＴＭ 孕镶钻头和 ＳｔａｙＣｏｏｌ 多维切削齿） ， 新型 ＭＷＤ ／ ＬＷＤ 与无线遥测系统 （ ＸＢＡＴＳＭ 声波和超声波 ＬＷＤ、 高温高压双加表 ＭＷＤ、 集成方位伽马的新 型 ＬＷＤ、 ＤｉｇｉＳｃｏｐｅ 连续波钻井液脉冲遥测系统和 Ｔｗｉｎ 双模式电磁遥测系统） ， 新型井下振动测量 工具 （ 井下振动随钻测量系统和高频钻井动力学测量工具 ） 。 最后指出了我国钻井装备和技术与 国外的差距， 认为我国应把握世界钻井装备与技术的发展脉搏， 调整和优化当前钻井装备与技术 的研发方向， 进一步拓展国际市场。 关键词： 钻机； 钻头； ＭＷＤ ／ ＬＷＤ 与无线遥测系统； 井下振动测量工具
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｇａｐ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｃｈｉｎａ ａｎｄ ｆｏｒｅｉｇｎ ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ������ Ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ ｓｈｏｕｌｄ ｇｒａｓｐ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ＇ｓ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｄｊｕｓｔ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｒｉｇ； ｄｒｉｌｌ ｂｉｔ； ＭＷＤ ／ ＬＷＤ ａｎｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ ｓｙｓｔｅｍ； ｄｏｗｎｈｏｌｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅ⁃ 战性， 正成为热点和焦点， 因此钻井装备与技术的 通讯和计算机技术的飞速发展、 钻井的远程控制和 自动化操作使得作业区域不断扩大。 目前， 我国钻
式液压钻机， 具有便携、 快速、 灵活和安全等特
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点， 其液压系统能使钻机稳定、 可靠、 精确地移动 和举升。 钻机提升能力 １ ０８９ ｔ， 可钻丛式水平井 速度达 ０������ ２ ｍ ／ ｍｉｎ， 可实现钻机整体从一口井移至 下一口井， 缩短了钻机搬迁时间。 岩气区完成了 ５ 口丛式水平井组的井工厂钻井作 和大位移井。 移动系统能使钻机在 ８ 个方向移动， 美国西南能源公司使用该钻机在 Ｆａｙｅｔｔｅｖｉｌｌｅ 页
２ 新型钻头
２������ １ 两级双径 ＰＤＣ 钻头 ［ ５］ 道达尔公司研制出两级双径 ＰＤＣ 钻头 （ 见图
２） 及其配套的低速高扭矩马达， 为在 Ｓｈｅｔｌａｎｄ 火山 岩地层 （ 厚度达 ８０ ｍ， 主要由玄武岩、 凝灰岩、 粘 土岩和砂岩混层组成） 钻进提供了新的解决方案。
２������ ３ 双倒角 ＰＤＣ 切削齿 Ｋｙｍｅｒａ ＴＭ 钻头 ［ ７］
中图分类号： ＴＥ９２ 文献标识码： Ａ ｄｏｉ： １０������ １６０８２ ／ ｊ������ ｃｎｋｉ������ ｉｓｓｎ������ １００１⁃４５７８������ ２０１６������ ０７������ ００５
Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｄｒｉｌｌｉｎபைடு நூலகம் Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ
表 １ 快速移动钻机与传统钻机的经济性对比 ｒｉｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｒｉｇ
快速移动钻机 １２ ８
传统钻机 １９
安装时间 ／ ｈ 移动到下一口井时间 ／ ｈ 钻 ５ 口丛式水平井时间 ／ ｄ
搬迁所需货车数量 ／ 台
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１������ ２ 模块化海洋钻机 ［ ２］
Ｆｉｇ������ １ ＶＤＤ４００������ ２ ｍｏｄｕｌａｒ ｒｉｇ
图 １ ＶＤＤ４００������ ２ 模块化钻机
机。 该钻机由主要钻井装备模块和钻井辅助模块组
ＷＪＭ 公司推出一款 ２ ２３７ ｋＷ 的模块化海洋钻
业。 快速移动钻机与传统钻机的经济性对比如表 １ 所示。
１������ ４ 理想钻机 ［ ４］
中的诸多挑战， 创新开发出理想钻机系列。 该理想 钻机的模块化设计融入了诸多创新理念 （ 如钢趾 移动系统） ， 大幅提高了钻机的现场机动性能， 缩 短了钻机停工时间。 该钻机的技术关键： ① 优异的钻井施工能力；
Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｉｌｗｅｌｌ Ｖａｒｃｏ 公司针对当今钻井施工
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石 油 机 械
２０１６ 年 第 ４４ 卷 第 ７ 期
②能一次性自行运移 ３６������ ６ ｍ； ③安装和拆卸省略了 置和 ＳＴ －１００ 型铁钻工， 功率和扭矩大幅提高。
钢丝绳， 大大提高了安全性； ④ 钻台高度 ７������ ３ ｍ； ⑤双重控制系统； ⑥采用 ＴＤＳ － １１ＳＨ 型顶部驱动装
（ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｓｈｅｎｇｌｉ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｌｔｄ������ ， ＳＩＮＯＰＥＣ）