A. 連續起下鑽及連續循環鑽機
連續起下鑽及連續循環鑽機(CMR)是一種新型的雙井架自動鑽機,能夠完成常規的連續、快速起下鑽,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鑽進。其可行性研究已於2010年年中完成,得出的結論是這種新型鑽機是可行的。目前,它正由挪威油井系統技術集團(WEST)集團旗下的WEST鑽井產品公司通過一個聯合工業研究項目開展研發。
CMR鑽機的主要部件包括:雙井架,設計緊湊,合二為一,看上去像一個井架;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)實現常規鑽桿連續、快速和勻速的起下鑽。在起下鑽過程中鑽桿做連續、快速和勻速的軸向運動,在運動中完成上卸扣,而不像常規鑽機那樣需要停下來進行上卸扣。設計的最大起下鑽速度為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。在起下鑽和鑽進過程中,鑽井液的循環不間斷,有利於實施控壓鑽井。
4)實現連續鑽進。在鑽進過程中,不用為連接鑽桿而停鑽,可以邊鑽邊接鑽桿,有利於提高機械鑽速(圖F2.1)。
圖F2.1 連續循環與連續鑽井過程示意圖
(2)提高作業安全性
1)實現鑽井作業過程的全自動,無需鑽台工和井架工,避免人員受傷;
2)連續起下鑽可減少或避免壓差卡鑽;
3)連續和勻速起下鑽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鑽、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,鑽井周期有望縮短20%以上。鑽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鑽機日費的增加,並有望降低鑽井成本。
F2.2 主要缺點
1)井架的高度和重量有所增加,但均在可接受的范圍的;
2)鑽機相對復雜,預期成本高,鑽機日費高。
F2.3 前景展望
CMR鑽機有望實現全自動的連續鑽井作業,使鑽機和鑽井過程的自動水平再上一個大台階,研製成功後,將成為鑽機技術的一次重大突破,並在陸上和海上鑽井中得到推廣應用。如與正在推廣應用的海上雙作業鑽機的功能集成在一起,在海洋鑽井中提速潛力將更大。