連續起下鉆及連續循環鉆機
連續起下鉆及連續循環鉆機(CMR)是壹種新型的雙井架自動鉆機,能夠完成常規的連續、快速起下鉆,以及常規套管的連續、快速下套管作業,並實現連續循環和連續鉆進。其可行性研究已於2010年年中完成,得出的結論是這種新型鉆機是可行的。目前,它正由挪威油井系統技術集團(WEST)集團旗下的WEST鉆井產品公司通過壹個聯合工業研究項目開展研發。
CMR鉆機的主要部件包括:雙井架,設計緊湊,合二為壹,看上去像壹個井架;兩個井架機器人;兩套提升系統,配備頂驅和自動上卸扣裝置,兩提升系統各自的提升能力為7350kN;兩套自動管子操作設備。
F2.1 主要優點
(1)提高作業效率
1)實現常規鉆桿連續、快速和勻速的起下鉆。在起下鉆過程中鉆桿做連續、快速和勻速的軸向運動,在運動中完成上卸扣,而不像常規鉆機那樣需要停下來進行上卸扣。設計的最大起下鉆速度為1800~3600m/h,大致相當於60~120根立柱/h。
2)實現連續、快速和勻速的下套管或尾管。套管或尾管在連續下入過程中完成連接。設計的最大下套管速度為900m/h。
3)實現連續循環。在起下鉆和鉆進過程中,鉆井液的循環不間斷,有利於實施控壓鉆井。
4)實現連續鉆進。在鉆進過程中,不用為連接鉆桿而停鉆,可以邊鉆邊接鉆桿,有利於提高機械鉆速(圖F2.1)。
圖F2.1 連續循環與連續鉆井過程示意圖
(2)提高作業安全性
1)實現鉆井作業過程的全自動,無需鉆臺工和井架工,避免人員受傷;
2)連續起下鉆可減少或避免壓差卡鉆;
3)連續和勻速起下鉆可減少或避免激動和抽吸作用引起的井筒壓力波動,有利於維持井壁穩定;
4)連續循環有利於降低起下鉆、下套管和接單根期間發生井下復雜情況的可能性。
(3)降低成本
因作業效率的提高,鉆井周期有望縮短20%以上。鉆井周期的縮短和作業安全性的提高所帶來的效益完全可以抵消鉆機日費的增加,並有望降低鉆井成本。
F2.2 主要缺點
1)井架的高度和重量有所增加,但均在可接受的範圍的;
2)鉆機相對復雜,預期成本高,鉆機日費高。
F2.3 前景展望
CMR鉆機有望實現全自動的連續鉆井作業,使鉆機和鉆井過程的自動水平再上壹個大臺階,研制成功後,將成為鉆機技術的壹次重大突破,並在陸上和海上鉆井中得到推廣應用。如與正在推廣應用的海上雙作業鉆機的功能集成在壹起,在海洋鉆井中提速潛力將更大。