1、深圳百勤石油技术有限公司深圳百勤石油技术有限公司 涡涡 轮轮 钻钻 具具 技术介绍技术介绍目录目录 涡轮钻具的发展史 涡轮钻具同PDM的对比 涡轮钻具结构性能介绍 - 基本特征 - 标准组件 - 钻具的改进 - 定向性 - 振动性 - 耐高温高压性 - 井眼质量 - 欠平衡钻井的配合 涡轮钻具的业绩 涡轮钻具总结涡轮钻具涡轮钻具发展史发展史 涡轮原理在几百年前已存在(如风车), 现在也广泛应用于航空器和发电厂等领域 1873年美国就公布了用井下螺杆给钻头提供动力的技术专利，这个专利比旋转钻井专利早11年 19世纪20年代后期涡轮钻具在俄罗斯开始开发，在1924年成功将涡轮钻具应用到钻井中。 1
2、956年法国Neyrpic（目前Sii-Neyrfor公司的前身）公司最先取得俄罗斯工具的生产许可,首次在西方钻井中使用涡轮钻具涡轮钻具发展史发展史Neyrfor、Preussag、Dresser、Christensen和其他的一些公司开始生产涡轮钻具，但是Neyrfor公司一直占据市场的主导地位。目前除俄罗斯外，Sii-Neyrfor生产的涡轮钻具占世界销售市场的90以上1982年Neyrfor公司首次在油田定向井中推广使用定向钻井系统，大大减少了起下钻次数，降低了成本1992年先进的PDC轴承、平衡毂和弯筒技术引进到涡轮钻具中，PDC轴承的使用使涡轮钻具适应超高温的钻井环境，大大提高了涡轮
3、的效率，导向技术大大提高了钻井定向的能力2002年低速、大扭矩涡轮系统的开发大大扩展了涡轮钻具的应用优势涡轮钻具涡轮钻具发展史发展史井下动力钻具基本原理井下动力钻具基本原理 动力钻具是转换液能到机械能 输出动力小于输入动力 一般来讲，输出动力大约是输入动力的5565 影响传输特性的主要因素是效率的输出和效率的保持 提高性能和可靠性的关键是先进的设计和科学选材应用在所有液动动力钻具（如容积式液动螺杆和应用在所有液动动力钻具（如容积式液动螺杆和涡轮钻具）中的简单物理特性和参数：涡轮钻具）中的简单物理特性和参数：井下动力钻具基本原理井下动力钻具基本原理任何井下动力钻具的功率计算方法（英制单位）：任何
4、井下动力钻具的功率计算方法（英制单位）： 机械功率（速度扭矩）5252 液力功率（压降流量）1714 动力钻具功率 液力功率效率涡轮钻具同涡轮钻具同PDM对比对比涡轮钻具和容积式液动螺杆涡轮钻具和容积式液动螺杆 对比对比 属于反作用式螺杆泵 扭矩速度的应用范围取决于波瓣的比率 压降和扭矩成比例 相对来讲比较容易组配工具涡轮钻具和容积式液动螺杆涡轮钻具和容积式液动螺杆 对比对比容积式液动螺杆的主要技术特点：容积式液动螺杆的主要技术特点： 本身固有的机械性能限制了使用寿命，而且动力也受到温度的极大限制 容易受到憋停的损坏 液动噪音和较差的轴向平衡能力引起严重的颤动，并传输到钻头和钻柱组件（如随钻测
5、量工具串等）涡轮钻具和容积式液动螺杆涡轮钻具和容积式液动螺杆 对比对比容积式液动螺杆的主要技术特点：容积式液动螺杆的主要技术特点： 本身的机械性能提供了较高的动力潜能 极高的可靠性 几乎完美的轴向平衡 动力系统不再依赖于橡胶材质 采用了液力联轴节效应（不再由于憋停而损坏）涡轮钻具和容积式液动螺杆涡轮钻具和容积式液动螺杆 对比对比涡轮钻具的主要技术特点：涡轮钻具的主要技术特点： 转速可达800rpm至2000rpm 采用适用于高转速的专用钻头 强动力输出 在小井眼中效果更好涡轮钻具和容积式液动螺杆涡轮钻具和容积式液动螺杆 对比对比涡轮钻具的主要技术特点：涡轮钻具的主要技术特点：性能参数如下： 排
6、量530gpm、工作压差1160psi、输出效率60 的情况下，最大可得到215马力的输出功率 但是实际中工作压差更可能是大约400psi-600psi，所以在工作压差600psi、输出效率60时，最大输出功率是111马力注意：容积式液动螺杆的效率随着工作时间的增长快速下降 涡轮钻具和容积式液动螺杆涡轮钻具和容积式液动螺杆 对比对比6-3/4M2PXL(2:3波瓣）：波瓣）：性能参数如下： 排量530gpm、工作压差1676psi（用比重10ppg的泥浆）、输出效率55 的情况下，最大可得到285马力的输出功率。同容积式液动螺杆在工作压差1160psi时的输出功率相比高出PDM30多 如果按照
7、PDM的实际工作压差仅是600psi计算，那么使用该涡轮钻具提供的功率是PDM的150多注意：涡轮钻具的效率下降非常慢，即使是在几百小时的工作后，涡轮钻具的工作效率也只是有很少的下降涡轮钻具和容积式液动螺杆涡轮钻具和容积式液动螺杆对比对比Sii-Neyrfor 6-5/8FBS T1 MK2型涡轮钻具：型涡轮钻具：涡轮钻具涡轮钻具结构性能介绍结构性能介绍涡轮钻具的基本特征涡轮钻具的基本特征飞机机翼的基本原理飞机机翼的基本原理流动空气流动空气举升力（比如功率）是通过压差产生的，机翼下面的压力较高，机翼上部的压力较低涡轮钻具的基本特征涡轮钻具的基本特征液体动力流态图液体动力流态图（如（如 流量流量
8、压力）压力）轴向推力旋转扭 矩涡轮钻具的基本特征涡轮钻具的基本特征扭矩扭矩/速度速度/功率关系图功率关系图憋停转速转速扭矩扭矩 功率功率功率功率扭矩扭矩空转标准速度涡轮钻具的标准组件涡轮钻具的标准组件常规的常规的T3（三级动力单元）涡轮钻（三级动力单元）涡轮钻具图具图工具全长达工具全长达7070英尺（英尺（21.3m)21.3m)（精确长度根据不同工具尺寸（外径）来定）（精确长度根据不同工具尺寸（外径）来定）涡轮钻具的标准组件涡轮钻具的标准组件涡轮叶片盘排列图涡轮叶片盘排列图向下推力转子叶片盘定子叶片盘泥浆流组配的单级动力转子叶片盘定子叶片盘涡轮本体动力部分涡轮驱动轴涡轮钻具的标准组件涡轮钻具
9、的标准组件涡轮弹性轴承排列图涡轮弹性轴承排列图移动盘固定盘垫环移动盘前轴承前轴承稳定器迷宫环止推轴承可调弯筒挠性轴钻头母扣稳定器涡轮钻具的标准组件涡轮钻具的标准组件涡轮径向轴承排列图涡轮径向轴承排列图HNBR型橡胶下径向轴承中间径向轴承涡轮钻具的标准组件涡轮钻具的标准组件轴承部分驱动轴下部流态图轴承部分驱动轴下部流态图9595流体口涡轮钻具的改进涡轮钻具的改进涡轮钻具叶片的设计原理涡轮钻具叶片的设计原理定子(上)和转子(下)尾流状态图等同于飞机机翼的原理,利用涡流在叶片两面产生的压差来使转子发生转动,压差的大小和叶片的形状和涡流进入叶片的角度相关MK 1是恒压降型,不管驱动轴的转速有多快,叶片
10、产生的压降不变,这是三种叶片中效率最高的,主要应用在直井钻井中MK 2是压降变化型,地面压力随着驱动轴转速的降低而减小,它的工作效率比MK1稍低,但是给司钻的提供了更多的钻头运转状况的反馈信息,主要应用在定向井钻井中MK 3和MK 2同属于压降变化型,但是比MK2结构性能加强了,从而可以用在高压、大排量的环境中涡轮钻具的改进涡轮钻具的改进涡轮钻具叶片的压力分布图涡轮钻具叶片的压力分布图钻头转速扭 矩涡轮压降钻井范围扭矩压力标准压力涡轮钻具的改进涡轮钻具的改进涡轮钻具轴承座圈图涡轮钻具轴承座圈图PDC止推轴承具有较高的耐研磨能力，可以在超高温（目前最高温度233 ）下进行作业，并能够承受较大的轴
11、向载荷PDC材质具有较小的摩擦系数，不受钻井中存在的天然的或者泥浆里的化学物质的影响轴承的承载能力和低摩擦系数从而使其高效、结构紧凑，因此也大大缩短了钻具长度涡轮钻具的改进涡轮钻具的改进轴承受力和承受载荷图轴承受力和承受载荷图钻压推力110,000lbs（50t)80000lbs（36t)钻压30,000lbs（14t)泵排量 750gpm（3410L/m）用标准的用标准的9-1/2T3(MK1)9-1/2T3(MK1)涡轮钻具涡轮钻具轴向轴承轴向轴承止推轴承止推轴承止推轴承止推轴承止推轴承止推轴承水平力水平力钻压反作用力涡轮叶片上液压的垂向力涡轮钻具的改进涡轮钻具的改进涡轮平衡毂图涡轮平衡毂
12、图驱动轴平衡毂衬套大约3的液体流到环空（TSB型）或从中空的驱动轴向下通过轴内腔流进轴承段，流到钻头（TSH型）流进涡轮钻具的主泥浆流流进动力单元的主液流液力平衡液流微环空动力单元平衡毂涡轮钻具的改进涡轮钻具的改进涡轮平衡毂（涡轮平衡毂（TSB型）图型）图（TSB型是指由单级动力单元组成的涡轮钻具，旁通阀是直接通到环空的）平衡毂的受推力面叶片等的受推力面合成的受推力面平衡毂直径Dd推力推力推力推力涡轮叶片液流直径推力的影响效果：6-5/8: 推力降低了509-1/2: 推力降低了70液流注意： 对于4-3/4或者更小的工具，平衡毂不需要使用，因为推力是非常小的，而且也可以被钻压平衡掉涡轮钻具的
13、改进涡轮钻具的改进涡轮平衡毂（涡轮平衡毂（TSH型）图型）图（TSH型是指由单级动力单元组成的涡轮钻具，旁通阀是通过中空的驱动轴到钻头）TSH型利用中空驱动轴流向旁通流向环空？TSB型： 是TSH型： 不是TSH型平衡毂的驱动轴内部是中空的，该型平衡毂的衬套装有现场可更换的喷嘴，便于选择流入旁通的流量的百分比，该喷嘴也可以完全堵塞（平衡流体流过驱动轴）涡轮钻具的改进涡轮钻具的改进金属径向轴承图金属径向轴承图下径向轴承激光碳化表面（套筒）碳化壁衬里（轴衬）注意： 已经成功地在超过260的高温环境中操作过涡轮钻具的改进涡轮钻具的改进FBS涡轮钻具的典型结构图涡轮钻具的典型结构图FBS是指由固定的或
14、可调节的弯筒组成的定向轴承式的涡轮钻具带一体式涡轮套筒的母扣型钻头末端公扣型驱动轴下径向轴承PDC止推轴承钛金属挠性驱动轴下轴承稳定器弯筒可调稳定器单级动力单元涡轮止推平衡毂涡轮钻具的改进涡轮钻具的改进目前目前FBS型涡轮钻具的尺寸型涡轮钻具的尺寸钻具尺寸钻具尺寸 井眼尺寸井眼尺寸 2-7/8 3.25-4.0 3-3/8 3.75-5.375 4-3/4 5.625-6.75 4-3/4 5.625-6.75 5 6.0-6.75 6-5/8 7.625-9.875 6-5/8 7.625-9.875 7-1/4 8.375-9.875 9-1/2 12.0-17.5 涡轮钻具定向性涡轮钻具
15、定向性稳定性稳定性长保径母扣型钻头下轴承稳定器（一般为比钻头小1/16-1/8）可调弯筒在旋转状态下，不同的可调式“中间”稳定器的尺寸大小用于控制精确定向注意：注意：涡轮钻具顶部钻柱稳定器的涡轮钻具顶部钻柱稳定器的尺寸大小也可对整个钻具的尺寸大小也可对整个钻具的稳定性实现稳定性实现“微调微调”涡轮钻具定向性涡轮钻具定向性挠性钛驱动轴挠性钛驱动轴可调弯筒可调弯筒（带开口环）（带开口环）可调弯筒可调弯筒（不带开口环）（不带开口环）可调弯筒的调节范围为0.85-1.5,相应的狗腿范围控制在2-12/100英尺（详细准确的参数查阅性能参数表）。弯筒角度的调节是通过旋转开口环两侧的半筒来实现的涡轮钻具定
16、向性涡轮钻具定向性反扭矩反扭矩容积式液动螺杆涡轮钻具涡轮钻具定向性性涡轮钻具定向性性定向能力定向能力（井斜大于15的斜度）可调涡轮钻具的尺寸可调弯筒的角度狗腿范围 （ 度 /100英尺）9 1/20.851.00456 5/80.751.001.254684 3/41.001.251.50810123 3/81.2517狗腿程度的大小是根据井眼尺寸、地层类型和钻头类型的不同而变化涡轮钻具的振动性涡轮钻具的振动性容积式螺杆和涡轮钻具对比容积式螺杆和涡轮钻具对比用涡轮钻具时的颤动性用容积式螺杆时的颤动性涡轮钻具耐高温高压性能涡轮钻具耐高温高压性能涡轮的优点涡轮的优点 不受高温限制 叶片类型和数量适
17、应泥浆比重和压力限制 适应地面低转速要求 使用孕镶金刚石钻头不需要“压力平衡” 过去的10年中，在高温（140140以上）以上）高压下钻尺超过300,000米涡轮钻具耐高温高压性能涡轮钻具耐高温高压性能流体静压头对塑性页岩的影响流体静压头对塑性页岩的影响涡轮钻具耐高温高压性能涡轮钻具耐高温高压性能流体静压头对塑性页岩的影响流体静压头对塑性页岩的影响井眼质量井眼质量井眼质量为什么是重要的？井眼质量为什么是重要的？经检验它是确定井眼质量的主要因素经检验它是确定井眼质量的主要因素另外： 能确保钻压的顺畅传递 降低扭矩，减小阻力 有助于大大降低钻柱的卡钻事故 容易下入测井工具 提供较好的测井质量数据（
18、使用贴井壁工具时） 容易下入套管/衬管/取芯筒 容易下入完井设备基本上在全过程钻井中提供了较高的效率井眼质量井眼质量不稳定性和稳定性对比不稳定性和稳定性对比不稳定的容积式螺杆能够使钻头产生过多的横向运动，从而导致井眼不稳定的容积式螺杆能够使钻头产生过多的横向运动，从而导致井眼质量非常差，出现螺旋形井眼质量非常差，出现螺旋形井眼稳定的涡轮钻具带有长保径的母扣钻头，这极大地减少了钻头的横向运稳定的涡轮钻具带有长保径的母扣钻头，这极大地减少了钻头的横向运动，从而获得了高质量的井眼，同时也极大地降低了出现螺旋形井眼的动，从而获得了高质量的井眼，同时也极大地降低了出现螺旋形井眼的风险风险井眼质量井眼质量
19、钻具的改进结构图钻具的改进结构图长保径公扣连接长保径公扣连接短保径公扣连接长保径上母扣钻头近钻头稳定器末端母扣连接的驱动轴底轴承稳定器末端母扣连接的驱动轴钻头母扣连接稳定器底轴承稳定器底轴承稳定器底轴承稳定器井眼质量井眼质量螺旋形井眼螺旋形井眼超声波井径仪测井曲线图螺旋井眼中井底钻具机械状态图结果：在井底钻具旋转时，就会出现大扭矩、阻力大现象，并可能损坏结果：在井底钻具旋转时，就会出现大扭矩、阻力大现象，并可能损坏井底钻具；或者会出现持续的井底钻具；或者会出现持续的“钻柱悬空钻柱悬空”现象现象井眼质量井眼质量螺旋形井眼螺旋形井眼涡轮钻具，带钻头母扣连接的涡轮钻具，带钻头母扣连接的稳定器稳定器涡
20、轮钻具，带顶端母扣连接钻涡轮钻具，带顶端母扣连接钻头，防止井眼螺旋形的最佳解头，防止井眼螺旋形的最佳解决方案决方案欠平衡钻井的配合欠平衡钻井的配合欠平衡钻井中为什么使用涡轮钻具？欠平衡钻井中为什么使用涡轮钻具？钻井效率：钻井效率：方位的控制：方位的控制： 高可靠性在欠平衡钻井中已经获得了单趟钻柱运转308小时的记录 单趟钻柱完成造斜或侧钻，然后钻到井底的记录 为高机械钻速提供高动力 靠稳定工具提供优质井眼 连续稳定的工具界面 较好的随钻测量信号先进的欠平衡钻井的配合先进的欠平衡钻井的配合金属径向轴承：100的消除减压影响耐高温实用的加长动力部分：超长5英尺以上比标准动力单元多50以上承受的压力
21、比标准动力高50以上MK3型叶片：压力分散型比标准动力单元承受压力高40以上复合材质高抗腐蚀性和抗侵蚀性FBS型定向轴承部分（带先进PDC轴承）：高流量较好的抗液流推力能力耐高温、抗气侵欠平衡钻井的配合欠平衡钻井的配合在北海地区：在北海地区： 在北海南部，壳牌公司已经完成20多口欠平衡钻井 这些井中，很多是多层结构 这些井中，所有油藏都是用涡轮钻具钻穿的 其中几口井涉及到裸眼侧钻，这些也都是用涡轮钻具完成的欠平衡钻井的配合欠平衡钻井的配合欠平衡钻井使用涡轮钻具的全球业绩欠平衡钻井使用涡轮钻具的全球业绩成功进尺超过100,000英尺（30480m）工作时间超过8,000小时44为定向进尺最长下入
22、深度为6478英尺（1974.5m）单趟钻柱循环时间超过300小时钻过3-7/8 10-5/8的井眼气体比高达88阿尔及利亚、阿根廷、加拿大、印度尼西亚、英国和委内瑞拉：液体介质单相和两相流体：油基泥浆氮气水基泥浆氮气泡沫天然气涡轮钻具涡轮钻具业绩业绩4 TS1XL型涡轮钻具型涡轮钻具在北海南部创作了世界纪录在北海南部创作了世界纪录世界纪录：下钻深度：下钻深度：1067610676英尺（英尺（3254m3254m） 起钻深度：起钻深度：1715417154英尺（英尺（5228.5m)5228.5m)进尺：进尺：64786478英尺（英尺（1974.5m1974.5m） 平均机械钻速：平均机械钻
23、速：33.1ft/hr(10m/hr)33.1ft/hr(10m/hr)正常进尺：正常进尺：52245224英尺（英尺（8181） 造斜进尺：造斜进尺：12541254英尺（英尺（1919）TS1XL型是指顶部动力单元部分加长，比常规T1型涡轮钻具增加了30多的涡轮单元用4 3/4TS1XL型涡轮钻具给KGR50CTPXX孕镶金刚石钻头提供动力，在6井眼里创造了单趟进尺世界记录。在北海南部Shell Expro的一口水平井中单趟进尺达到了6478英尺（1974.5m),打破了原先螺杆保持的1333英尺（406.3m）的记录。涡轮钻具的总循环时间308小时用涡轮钻具在阿尔及利亚的新纪录用涡轮钻具
24、在阿尔及利亚的新纪录单趟进尺单趟进尺960米米4 3/4FBS T1-MK24 3/4FBS T1-MK2型涡轮钻具曾在阿尔及利亚型涡轮钻具曾在阿尔及利亚的的Cambrian RACambrian RA完成了最长的一次进尺完成了最长的一次进尺在Sonahess的一口水平井上，用4 3/4FBS T1-MK2型涡轮钻具带6孕镶式金刚石钻头，以4.24.2米米/ /小时小时的机械钻速，在EI Agreb油田的Cambrian Ra单趟进尺达到了960960米米。在Cambrian Ra使用PDM钻具，用高速螺杆的情况下，最好的进尺是588米，最高机械钻速为2.9米/小时侧钻：低井口应用和欠平衡导向
25、工侧钻：低井口应用和欠平衡导向工具具1.25的斜角的斜角典型的欠平衡侧钻应用实例典型的欠平衡侧钻应用实例位置：英国的北海南部 钻完深度：19200英尺（5852.16米）地层：Rotliegendes SST 金刚石钻头：S280G89Y泥浆类型：水基泥浆 泥浆比重：8.6ppg（1.03g/cm3）排量：220Gpm（0.8m3/min） 钻压：212Klbs（0.9-5.4 t）井底压力：1600psi(11Mpa) 地面压力：3400psi(23.4Mpa)在6井眼里面，用4 3/4TS1(MK3)型、1.25导向涡轮钻具带孕镶金刚石钻头完成了一口裸眼定向井。水平段中涡轮钻具总进尺是39
26、02英尺（1189米），首先是钻了754英尺（230米），然后由于导向工具出现问题起钻，重新下进去后又钻了3148英尺（960米）到井底。导向进尺2647英尺（806.8米）（68）只是在下入导向工具的情况下，准确地沿着设计的井眼轨迹非常好地完成了定向和钻井作业。全程机械钻速=37.3英尺小时（11.4米小时）涡轮钻具总循环时间=262小时历史记录：历史记录：7 17 14 4涡轮钻具美国怀俄明州涡轮钻具美国怀俄明州螺杆最长寿命100小时，最大机械钻速1.4英尺小时（0.4米小时）用7 1/4Sii Neyrfor涡轮钻具带9 1/2XTG46 Smith孕镶金刚石钻头在伯灵顿能源公司创造了世
27、界纪录：钻到井底用了655个小时，涡轮钻具的循环时间达到705个小时，机械钻速是2.6英尺/小时（0.8米小时）。完成了9 1/2井眼部分，共钻了1737英尺（529.4米），深度超过了24000英 尺（7315.2米）。完全适应16ppg（1.92g/cm3）油基泥浆和井底温度超过380F（193）的工作环境在钻到井底后，发现涡轮钻具和钻头（2/3/WT/S/X/In/DU/TD）依然处于良好的工作状态连续油管使用定向连续油管使用定向涡轮钻具在带压进行欠涡轮钻具在带压进行欠平衡钻井的井中平衡钻井的井中连续油管欠平衡钻井的应用实例连续油管欠平衡钻井的应用实例用连续油管接3-3/8T2(Mk2)
28、型定向涡轮钻具，用带压进行欠平衡钻井的方式，钻完了3-7/8井眼的延伸段。以平均机械钻速25英尺/小时（7.62米/小时）的情况下，共钻了519英尺（158.2米）的新井眼，达到了所有施工目的。注意：机械钻速最好的机械钻速最好的PDMPDM钻速的钻速的2.52.5倍（同样地层和总垂深）倍（同样地层和总垂深） 井底温度是井底温度是167167位置：挪威 钻完深度：12800英尺（3901.44米）地层：MudST/SST 金刚石钻头：D 72 901U泥浆类型：卤水 泥浆比重：8.6ppg（1.03g/cm3）排量：90Gpm（0.34m3/min） 钻压：13Klbs（0.45-1.33 t）
29、井底压力：700psi(0.05Mpa) 地面压力：3900psi(26.9Mpa)在阿曼使用涡轮钻具情况在阿曼使用涡轮钻具情况 6 5/86 5/8的的FBSFBS型定向涡轮钻具型定向涡轮钻具 单趟钻单趟钻328328小时小时 井筒里井筒里1818天天 机械钻速机械钻速1616英尺小时（英尺小时（4.884.88米小时）米小时） 成功的完成了所有的定向目标成功的完成了所有的定向目标位置：位置：PDO Oman Well Ajeeb 1 PDO Oman Well Ajeeb 1 初钻深度：初钻深度：1079710797英尺（英尺（3290.93290.9米）米）钻头类型：钻头类型：8 3/8
30、Smith MA89PX PDC 8 3/8Smith MA89PX PDC 完钻深度：完钻深度：1486214862英尺（英尺（4529.94529.9米）米）变钝级别：变钝级别：3:3:WT:A:X:2:LT:BHA 3:3:WT:A:X:2:LT:BHA 总进尺：总进尺：40654065英尺（英尺（12391239米）米） 地层岩性：硬石膏岩、含盐岩、粘土岩地层岩性：硬石膏岩、含盐岩、粘土岩 泥浆比重：泥浆比重：15.7ppg15.7ppg（1.88g/cm1.88g/cm3 3）为为“S”S”型井眼，斜角达到型井眼，斜角达到9.39.3度，又降到度，又降到3.23.2度度 方位角方位角
31、 进出：进出：120.6/269.4120.6/269.4度度 弯筒角度调到弯筒角度调到1.01.0度度井斜井斜 进出：进出：5.0/3.25.0/3.2度度6 5/86 5/8定向涡轮钻具的业绩定向涡轮钻具的业绩 挪威的Statfjord油田 单趟管柱钻完井段用最好的PDM最少要下4趟管柱 下倾和上倾角度从22.5 90 转动角度从158 30 从AFE共钻了9.5天英国北海，英国北海，MarnockMarnock油田，油田，BP ETAPBP ETAP项目项目8 8 井段，大约井段，大约6565斜角开始钻，然后水平导向钻至井底。斜角开始钻，然后水平导向钻至井底。 防砂管方式完井防砂管方式完
32、井灰岩砂岩储层8 18 122井眼井眼上倾段上倾段大约大约3 3100100灰岩地质导向段灰岩地质导向段油藏段油藏段- -开始用开始用PDMPDM钻钻 井号井号:22/24a-A03:22/24a-A03 为了上倾钻井在为了上倾钻井在PDMPDM上使用的是上使用的是11短保径短保径PDCPDC钻头钻头 两趟钻到了井底两趟钻到了井底 平均机械钻速平均机械钻速18.218.2英尺英尺/ /小时（小时（5.545.54米米/ /小时），总进尺小时），总进尺36423642英尺（英尺（1110.081110.08米）米） 由于井眼不规则不能将防砂筛管下到井底由于井眼不规则不能将防砂筛管下到井底 井号井
33、号:22/24a-A03z:22/24a-A03z 为了上倾钻井在为了上倾钻井在PDMPDM上使用的是上使用的是11短保径短保径PDCPDC钻头钻头 两趟钻到了井底两趟钻到了井底 平均机械钻速平均机械钻速14.314.3英尺英尺/ /小时（小时（4.374.37米米/ /小时），总进尺小时），总进尺39763976英尺（英尺（1211.891211.89米）米） 由于井眼不规则不能将防砂筛管下到井底由于井眼不规则不能将防砂筛管下到井底 然后使用然后使用6 5/86 5/8定向涡轮钻具套筒式定向涡轮钻具套筒式孕镶金刚石钻头的组合钻井孕镶金刚石钻头的组合钻井 井号井号:22/24a-A02:22/
34、24a-A02 一趟钻，平均机械钻速一趟钻，平均机械钻速29.329.3英尺英尺/ /小时（小时（8.98.9米米/ /小时），总进尺小时），总进尺38623862英尺英尺（1177.141177.14米）米） 井号井号:22/24a-A01zz:22/24a-A01zz 一趟钻，平均机械钻速一趟钻，平均机械钻速4242英尺英尺/ /小时（小时（12.812.8米米/ /小时），总进尺小时），总进尺18271827英尺英尺（556.9556.9米）米） 井号井号:22/24a-A04:22/24a-A04 一趟钻，平均机械钻速一趟钻，平均机械钻速20.220.2英尺英尺/ /小时（小时（6.1
35、66.16米米/ /小时），总进尺小时），总进尺10101010英尺（英尺（307.9307.9米）米） 井号井号:22/24a-A04z:22/24a-A04z（裸眼侧钻井）（裸眼侧钻井） 一趟钻，平均机械钻速一趟钻，平均机械钻速26.726.7英尺英尺/ /小时（小时（8.148.14米米/ /小时），总进尺小时），总进尺19611961英尺（英尺（597.8597.8米）米） 上述井完钻后都成功地下入防砂筛管完井上述井完钻后都成功地下入防砂筛管完井涡轮钻具涡轮钻具总结总结全球涡轮钻具的故障平均时间全球涡轮钻具的故障平均时间（19901990年年20042004年间的所有工具）年间的所有工
36、具） 总下入次数：5,604次 总进尺：3,538,796英尺（1,078,625米） 总运转时间：367,080小时 工具故障次数：149次 故障百分比：2 .6%洗井防喷器测试钻头磨损天气条件公司要求定向井眼问题测井随钻测量井漏钻机设备完钻涡轮钻具井底工具串堵塞涡轮钻具总结涡轮钻具总结 特点特点 强动力输出强动力输出 所有都是金属件所有都是金属件 不同涡轮叶片类型不同涡轮叶片类型 模块式工具模块式工具( (轴承轴承/ /动力单元动力单元/ /稳定器稳定器) ) 内可调式内可调式“中心中心”稳定器稳定器 末端公扣式驱动轴顶端母扣式钻头末端公扣式驱动轴顶端母扣式钻头 不同地层需选择相应的钻头，
37、不需要不同地层需选择相应的钻头，不需要选择不同动力单元选择不同动力单元 极低的振动性极低的振动性 优点优点 最大机械钻速最大机械钻速 不受温度约束不受温度约束 强适应性强适应性 现场容易调整现场容易调整 预先定向预先定向 高质量井眼定向性高质量井眼定向性 高稳定性高稳定性 保护钻头、井下工具串、保护钻头、井下工具串、随钻测量等随钻测量等针对须家河地层使针对须家河地层使用涡轮的考虑用涡轮的考虑 须家河地层钻进特点须家河地层钻进特点砂泥岩地层，有橡皮地层的特点砂泥岩地层，有橡皮地层的特点泥浆密度高，对大部分地层来说，泥浆密度高，对大部分地层来说，正压差很大正压差很大位于深井段，起下钻时间长位于深井
38、段，起下钻时间长井眼质量差井眼质量差钻具容易被损坏钻具容易被损坏使用涡轮的优点使用涡轮的优点高转速对橡皮地层进行高效研高转速对橡皮地层进行高效研磨磨孕镶金刚石钻头岩屑小，在大孕镶金刚石钻头岩屑小，在大正压差条件下容易被冲起正压差条件下容易被冲起寿命长，起下钻总时间少寿命长，起下钻总时间少井眼平滑，高质量井眼井眼平滑，高质量井眼稳定性好，保护井下工具稳定性好，保护井下工具针对须家河地层使针对须家河地层使用涡轮的考虑用涡轮的考虑针对须家河地层使针对须家河地层使用涡轮的考虑用涡轮的考虑N am e of Sii-N eyrfor R epresentative涡 轮 公 司 代 表 姓 名A ddr
39、ess of Sii-N eyrfor R epresentative and contact num berSii-N eyrfor公 司 代 表 地 址 和 联 系 电 话C ustom er N am e and A ddress用 户 名 称 和 地 址C ustom er C ontact N am e用 户 联 系 人 姓 名C ustom er C ontact Telephone and Em ail A ddresses用 户 联 系 电 话 和 电 子 邮 箱 地 址C ustom ers Principal O bjectives for Turbodrilling用 户
40、 使 用 涡 轮 钻 具 的 主 要 目 的D escription of C ustom ers long term program用 户 使 用 涡 轮 钻 具 的 长 期 计 划1、 C ountry & location 国 家 和 地 区2、 R ig nam e 钻 机 编 号3、 R ig operation cost 钻 机 作 业 费 用4、 Est.W ell Spud date 估 计 涡 轮 井 开 钻 日 期5、 Est.Job start date 估 计 涡 轮 工 具 使 用 日 期6、 H ole size 井 眼 尺 寸7、 D epth in 入 井 深
41、度8、 D epth out 出 井 深 度9、 M ax.w orking pressure 最 大 泵 压10、 M ud type 泥 浆 类 型11、 M ud w eight 泥 浆 密 度12、 M ud P.V 泥 浆 粘 度13、 Pum p type 泥 浆 泵 类 型14、 N um ber of pum p 泥 浆 泵 数 量15、 Liner size 钢 套 尺 寸T urbodrill Pre-Job D ata Sheet涡涡 轮轮 钻钻 井井 前前 期期 数数 据据 收收 集集 表表16、Drill pipe OD 钻杆外径17、Drill pipe weigh
42、t 钻杆单重18、Drill pipe connection 钻杆扣型19、HWDP OD 加重钻杆外径20、HWDP weight 加重钻杆单重21、HWDP connection 加重钻杆扣型22、Drill Collar OD 钻铤外径23、Drill Collar ID 钻铤内径24、Drill Collar connection 钻铤扣型25、Bit type & Manufacturer 钻头类型及生产厂家26、Gauge length 钻头保径长度27、Pin or box connection 公扣或者母扣扣型28、Bit pressure drop 钻头压降29、Bit Mi
43、n flow rate 钻头最小流速30、Bit Max flow rate 钻头最大流速31、Previous CSG Size 上层套管尺寸32、Previous CSG weight 上层套管单重33、Previous CSG setting depth 上层套管下深34、Bottom hole temperature 井底温度35、Formation & geology info 地层和地质资料36、Obtain offset bit records 有邻井钻头资料吗？37、Top drive or kelly 顶驱还是方钻杆驱动38、Likely hole problems 可能的井
44、眼问题39、Turbodrilling objectives 涡轮钻井目标40、Obtain deviation plot 有井眼轨迹的数据吗？41、Hole angle 井斜角42、Hole direction 井眼方位43、Target size 靶区尺寸44、Build rate 造斜率45、Other deviation need 有其它井眼轨迹的要求吗？46、Deviation problems 井眼轨迹的控制问题47、Problems logging or running CSG 测井时或者下套管时易出现的问题48、Problems sliding or holding toolface with PDMs 使用螺杆滑动或者保持工具面时易出现的问题49、Is optimum bit type being used 现用的钻头是最合适的吗？50、Present average ROP 目前平均钻速 单井设计举例涡轮钻具涡轮钻具无论何时何地都是您无论何时何地都是您有必要尝试有必要尝试的动力钻具的动力钻具
