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颠覆之作!QuadPack Plus钻头开启牙轮新模式

颠覆之作!QuadPack Plus钻头开启牙轮新模式

随着油气井越钻越深,钻遇的地层岩石也越来越硬,研磨性越来越强,这对钻头的机械钻速(ROP)和耐久性提出了更高的要求。全球钻井作业量的增加,推高了钻机作业日费。因而钻井工程师需要重新评估底部钻具组合设计、钻井作业工序、钻井液及应用工况,寻求更多降低成本的方法。

钻头费用占运营成本的比例很高,因此钻井工程师希望所用的钻头既能提高机械钻速,同时又具有足够长的寿命。

许多牙轮钻头厂家尝试使用了不同的水眼设计和配置,来更好的控制液体流动,从而提高钻头的机械钻速和耐久性。一种通用的解决方案是将水眼安装在特定方向以引导流体,从而形成“定向液压”。石油圈原创www.oilsns.com

而在传统的牙轮钻头设计中,这种“定向液压”的方法通常会在切削齿附近形成湍流,抑制甚至阻碍岩屑离开井底,并非像预想的那样将岩屑携带出井。而这种现象导致的最终结果是:岩屑重复循环、井眼质量受到影响、机械钻速下降、钻头寿命缩短。

哈里伯顿称,基于液体流动优化的最新成果,他们已经开发出了一种新的钻头设计平台,采用工程水力学原理,利用牙轮钻头的工作模式来克服钻头设计上固有的流动性问题。

新技术优化了牙轮钻头的密封可靠性和切削结构的耐久性;另外,金属密封轴承技术的更新也提高了牙轮钻头的寿命。

钻头服务部门彻底调整了牙轮钻头生产线,建立了全新的性能之王——QuadPack® Plus钻头生产线。该生产线位于公司一座屡建奇功的新工厂内,该工厂定义了公司效率、精度和质量控制的标准。石油圈原创www.oilsns.com

钻头服务部门使用最先进的研发技术,重新设计、测试和制造了新一代牙轮钻头,力求打造可靠性钻头之王,并在实验室采用真实的钻井参数(如钻压、RPM和工作温度等)进行了全尺寸测试,对钻头设计进行微调。通过计算流体动力学(CFD)模拟,优化清洗效率,哈里伯顿将水力参数提升到了一个全新的水平。

在最终的现场测试环节,数百次的成功入井应用充分证明了QuadPack Plus钻头在同类产品中的突出性能。

1. 独特的巴掌剖面

QuadPack Plus钻头独有的弧形巴掌剖面特征,可以形成流动通道和升力面,将岩屑携带出环空。

2. QuadPack Plus钻头与常规钻头对比

颠覆之作!QuadPack Plus钻头开启牙轮新模式

计算流体动力学测试显示,QuadPack Plus钻头通过更大的举升力和更彻底的循环显著改善了清岩效果。上图(左)是真实CFD测试结果的渲染图。

3. 调整喷嘴方向石油圈原创www.oilsns.com

调整喷嘴指向主切削齿边缘,以最大化切削齿吃入地层。巴掌间的流动通道,为岩屑剥离井底并循环出环空提供了有效路径。

4. 钻头下部具有更好的清洁效果

CFD测试表明,QuadPack Plus钻头可以带来更好的井底清岩效果,避免岩屑重复切削,从而提高机械钻速。

5. 更大、更坚固的巴掌石油圈原创www.oilsns.com

耐久性更强,改进的保护特征,更大的油池增加了油脂容量。

6. 快速响应压力补偿系统

更快的响应系统,大幅减小了密封处的压差变化,可平衡内外压力,极大地减小了密封处应力,提高了轴承密封系统的耐久性。橡胶膜片系统可快速实现压力平衡。

7. 更强的密封可靠性

更高的可靠性源于密封材料更高的热稳定性和改良的耐磨性。同时,哈里伯顿对系统进行了重新设计,提高了钻头抗污染侵入的能力。

8. 更大的轴承承载力石油圈原创www.oilsns.com

轴承面载荷分布更高效,显著增加了轴承承载力,满足当今要求更高的作业环境。

坐标:西弗吉尼亚州

对于空气钻井,钻头寿命和井下耐久性是成功的关键。对传统技术而言,钻头切削齿附近的流型为湍流,这往往会抑制岩屑向上返出、加速钻头磨损、降低机械钻速。

颠覆之作!QuadPack Plus钻头开启牙轮新模式

在西弗吉尼亚州的Barbour县,有一个五口井的平台,均使用空气钻井技术。其中两口井采用传统钻头,总进尺为1286米,平均机械钻速为18.72米/小时;另外三口井采用了型号为EQH45R的QuadPack Plus系列钻头,总进尺为1654米,平均机械钻速高达23.85米/小时,均增幅28%左右。

坐标:德克萨斯州

德克萨斯州东部的Orange县有一口井,需要在12-1/4英寸的长表层段进行定向钻进。油公司希望哈里伯顿能够提供一只适合的钻头,配合马达,采用一趟钻一套钻具组合完成直井造斜至46.1°。哈里伯顿推荐使用12-1/4英寸、型号为EQHCIGRC的QuadPack Plus系列钻头,从测深40.84米开始钻进,钻至测深952.50米,用时28.5小时,总进尺911.66米,机械钻速达到32.00米/小时,超过了邻井的最大机械转速,且钻头出井时新度很高,评级为:0-0-WT-A-E-E-E-I-NO-TD,所有密封和轴承的状态均良好。

本次作业中,哈里伯顿的QuadPack Plus EQHC1GRC钻头成功完成了油公司的作业目标,以32.00米/小时的创纪录机械钻速,完成了表层911.66米的定向钻进作业,每米成本由邻井的131.89美元/米,降低到了72.51美元/米。石油圈原创www.oilsns.com

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来自/Halliburton   译者/白小明   编辑/Leia

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