A. 连续起下钻及连续循环钻机
连续起下钻及连续循环钻机(CMR)是一种新型的双井架自动钻机,能够完成常规的连续、快速起下钻,以及常规套管的连续、快速下套管作业,并实现连续循环和连续钻进。其可行性研究已于2010年年中完成,得出的结论是这种新型钻机是可行的。目前,它正由挪威油井系统技术集团(WEST)集团旗下的WEST钻井产品公司通过一个联合工业研究项目开展研发。
CMR钻机的主要部件包括:双井架,设计紧凑,合二为一,看上去像一个井架;两个井架机器人;两套提升系统,配备顶驱和自动上卸扣装置,两提升系统各自的提升能力为7350kN;两套自动管子操作设备。
F2.1 主要优点
(1)提高作业效率
1)实现常规钻杆连续、快速和匀速的起下钻。在起下钻过程中钻杆做连续、快速和匀速的轴向运动,在运动中完成上卸扣,而不像常规钻机那样需要停下来进行上卸扣。设计的最大起下钻速度为1800~3600m/h,大致相当于60~120根立柱/h。
2)实现连续、快速和匀速的下套管或尾管。套管或尾管在连续下入过程中完成连接。设计的最大下套管速度为900m/h。
3)实现连续循环。在起下钻和钻进过程中,钻井液的循环不间断,有利于实施控压钻井。
4)实现连续钻进。在钻进过程中,不用为连接钻杆而停钻,可以边钻边接钻杆,有利于提高机械钻速(图F2.1)。
图F2.1 连续循环与连续钻井过程示意图
(2)提高作业安全性
1)实现钻井作业过程的全自动,无需钻台工和井架工,避免人员受伤;
2)连续起下钻可减少或避免压差卡钻;
3)连续和匀速起下钻可减少或避免激动和抽吸作用引起的井筒压力波动,有利于维持井壁稳定;
4)连续循环有利于降低起下钻、下套管和接单根期间发生井下复杂情况的可能性。
(3)降低成本
因作业效率的提高,钻井周期有望缩短20%以上。钻井周期的缩短和作业安全性的提高所带来的效益完全可以抵消钻机日费的增加,并有望降低钻井成本。
F2.2 主要缺点
1)井架的高度和重量有所增加,但均在可接受的范围的;
2)钻机相对复杂,预期成本高,钻机日费高。
F2.3 前景展望
CMR钻机有望实现全自动的连续钻井作业,使钻机和钻井过程的自动水平再上一个大台阶,研制成功后,将成为钻机技术的一次重大突破,并在陆上和海上钻井中得到推广应用。如与正在推广应用的海上双作业钻机的功能集成在一起,在海洋钻井中提速潜力将更大。