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摘要 G-125 鉆機是一種專為邊際油田研制開發(fā)的經(jīng)濟實用型鉆機，它的設(shè)計是油田鉆機設(shè)計的又一次革命。該鉆機采用學(xué)習(xí)曲線和互補技術(shù)（聯(lián)合井口和CT 完井），大幅度地提高了經(jīng)濟效益。此外，它具有易于快速移運和復(fù)位的特點。因此，當(dāng)鉆一口井的鉆進時間較鉆機移運時間短時，采用G-125 鉆機尤為適宜。

關(guān)鍵詞 鉆機；技術(shù)特點；自動鉆進；頂驅(qū)

中圖分類號 TE242 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2009）04-0052-03

在許多工作環(huán)境中，利用好“成本—效果分析法”已成為當(dāng)今世界人們所面臨的一個新課題。幾年來，隨著技術(shù)日新月異的發(fā)展，人們面臨的挑戰(zhàn)不僅僅與“極端措施”或邊緣技術(shù)有關(guān)，而且還與一些目前不引起媒體注意的市場休戚相關(guān)。因為這一市場對能源工業(yè)起著十分重要的作用。

目前，眾多的石油公司已將目光瞄準了海濱邊際油田開采和高風(fēng)險勘探冒險。因此，研制并設(shè)計一種滿足要求的鉆機迫在眉睫。本文介紹了新型鉆機G-125 設(shè)計標(biāo)準，該鉆機特別適用于邊際油田的開采。此外，本文還對該鉆機工作22 個月的情況進行了總結(jié)。該種鉆機通常在意大利作業(yè)，它是一種適應(yīng)于特殊油田要求而設(shè)計制造鉆機。

液壓操作:

G-125 液壓鉆機, 它具有操作簡便、工作平穩(wěn)等特點。管子裝卸、鉆柱旋轉(zhuǎn)、井架和鉆臺起升均靠液壓傳動來實現(xiàn)。由于液壓油缸控制井架的起升，結(jié)果大幅度地降低了高度和重量，此外可在標(biāo)準路面上運輸該鉆機。鉆機到施工現(xiàn)場，四個液壓油缸將鉆臺頂起。（最大高度為6.1m）鉆機的大鉗和卡瓦可自動和液動裝卸。

1 設(shè)計前提

在意大利，有大量的小遠景構(gòu)造，由于它們的預(yù)計儲量有限，因此這些礦區(qū)以前從未開采。

一般說來，油層含有豐富的天然氣。天然氣垂直深度范圍通常為1 200m ～ 3 000m，預(yù)計產(chǎn)量為20 000 ～ 70 000m3/ 天。

開采這些遠景構(gòu)造，通常不僅需要小型鉆機，而且還要求鉆機具有較強的機動性和較少的操作人員。這樣，可減少資金和對環(huán)境的不良影響.

評估這些要求后, 在THERMIE 計劃范圍內(nèi)，“歐共體”提供了部分資金以支持新方案的實施。

該計劃分以下幾步驟：

1）設(shè)立專門的石油公司設(shè)計隊伍、鉆井承包商和鉆機制造商。

2）選擇一臺合適的液壓驅(qū)動鉆機。選用Soilmec 研制的小型鉆機，該鉆機專用于鉆水井。

3）成套使用，使投資最小，并借此驗證最初概念的正確性。第一代鉆機命名為G-100，并打算把它作為源于工程需要而設(shè)計的現(xiàn)行鉆機樣機。

4）現(xiàn)場測試，通過鉆三口井（兩口垂直井和一口斜井），來評估鉆機的技術(shù)狀況和可靠性并獲取設(shè)備效率和設(shè)備極限指標(biāo)、技術(shù)規(guī)格等，作為以后設(shè)計G-125 鉆機作參考。測試之后，G-125 于1996 年7 月開始投入使用。迄今為止已在意大利完成了一系列陸上鉆井作業(yè)。目前Saitre 鉆機作業(yè)隊正在使用G-125 鉆機?！鞍驴啤?鉆井承包方與Saign 和Trevi（Soilmec's 母公司）已達成國際性協(xié)議。

2 技術(shù)特征

該鉆機由液壓驅(qū)動，所有部件裝在一個自行封閉的結(jié)構(gòu)內(nèi)，該結(jié)構(gòu)一般不用拆卸。由于液壓動力易于操作且運行平穩(wěn)，因此人們更愿意用液壓作為動力。用液壓作為動力可伸縮鉆臺和豎起井架，裝卸管子，旋轉(zhuǎn)鉆柱等。用液壓油缸來控制井架伸縮，可大大地減少鉆機的重量和長度，這樣就可在標(biāo)準公路上運輸這種鉆機。

現(xiàn)場施工時，在拖車上，由4 個液壓油缸實現(xiàn)鉆臺的升降，使鉆臺達到合適的高度（高度可達6.1m）。井架的起升由另外的一對油缸實現(xiàn)，上述操作只需45 分鐘。同常規(guī)的鉆機比較，這種鉆機的升降操作容易并快捷。在鉆機升降的同時，所有液壓控制管線均安裝完畢。井架能自動豎起，而無須防風(fēng)繃繩。

豎直的管架系統(tǒng)和一個與鉆機配套的搖臂吊車是該鉆機的另一個新穎設(shè)計。所有管子都能用集裝箱從基地貯運到井場。鉆機周圍共有12 個集裝箱，每個集裝箱均裝有3 排，累計18根3-1/2″的鉆桿。鉆井深度可超過3 000m。鉆機配有自動液壓卡瓦和動力大鉗。

由于井架配有鋼絲繩和滑輪系統(tǒng)，從而使油缸的沖次增倍。井架起升高度可達16m, 可裝卸3 排套管和鉆桿。此時最大的起升速度為1m/s.

裝卸管子時，通常只需要2 個人。

3 頂驅(qū)系統(tǒng)

頂驅(qū)由4個液壓馬達來完成，當(dāng)轉(zhuǎn)速為60rpm 時，扭矩為3 600Kg/m。 連接鉆桿時，延伸并傾斜斜撐讓頂驅(qū)與單根（從小鼠洞引出）相連，隨后提升頂驅(qū)并與鉆桿相連。頂驅(qū)有一個用于提升并上緊套管的專用裝置，確保鉆機能獨立安裝套管。

套管插入井中同時充滿泥漿。整個系統(tǒng)（鉆盤和井架）的額定承載能力為160噸。液壓系統(tǒng)的特征是“下推”等作用等效20 噸的力。

鉆機運行時, 噪音小。在施工現(xiàn)場測量最大合成噪音級為82db，更低的噪音級正在研究之中。4 套隔音柴油發(fā)電機能提供1 600kW 的電能。此外，液壓鉆機不要求標(biāo)準剎車，標(biāo)準剎車是典型的噪音來源且不容易消除。鉆機裝在一個3 軸半拖掛上，重量為42噸。該鉆機配有：11 "×5000 PSI 環(huán)形防噴器（BOP）；11 "×5000 PSI 封閉/ 全封閉單閘板防噴器；11 "×5000 PSI 雙閘板防噴器；13-5/8"×5000 PSI 分流池。鉆井時，3 臺600 馬力的泵工作，充分保證鉆機的最佳性能，第3 臺泵一般作為備用泵（因此縮短了停機時間），同時也用于固井作業(yè)。上述作業(yè)需要1 個散裝水泥緩沖罐和2 個混砂罐（容積分別為18m3 和7m3），該鉆機可單獨進行固井作業(yè)。鉆機還集泥漿系統(tǒng)于一體，泥漿系統(tǒng)由3 個泥漿罐（泥漿罐理論容積為122m3）和一個容積為50 m3 輔助罐組成。該輔助罐既可作水泥罐也可作蓄水池。

泥漿清洗系統(tǒng)包括2 個Brandt ATL1000 振動篩，一個除氣器和一個細巖屑聯(lián)機M/V CD350 離心機。

4 自動鉆進

由于采用液壓設(shè)計，鉆井時很容易實現(xiàn)自動鉆進。此外，從控制盤上可選擇恒定或可變鉆壓、預(yù)設(shè)鉆井速度或恒定扭矩。司鉆應(yīng)保證設(shè)定參數(shù)的正確性?？稍O(shè)定報警和自動停止鉆進以防異常情況發(fā)生?？ㄣ@時，超載提升的預(yù)定值和，或扭矩能防止鉆柱意外損壞。

一整套傳感器控制主鉆機功能，聯(lián)機鉆進參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在司鉆控制臺上顯示實時信息，也能報警。鉆進數(shù)據(jù)能在鉆井辦公室里顯示并儲存，鉆井參數(shù)的硬拷貝可從回放或?qū)崟r數(shù)據(jù)中復(fù)制。相同的數(shù)據(jù)可實時地反饋到公司鉆進數(shù)據(jù)庫中。鉆井隊至少由10 人組成，每天4 人（鉆井技師1 名、機械工1 名、電工1 名、裝卸工1 名），實行3 人（司鉆1 名、助理司鉆2 名）2 班制。

目前，該鉆機正按合同要求在鉆井。該合同還包括額外的

服務(wù)項目（固井和上緊套管）。

5 主要設(shè)計優(yōu)點

1）移運快捷

鉆機安裝和拆卸能節(jié)約時間35% ～ 40%。如果搬移100000m，G-125 在6 天即可完成鉆機的拆卸。搬移并安裝鉆機到新的施工地點。搬移時，需要28 個標(biāo)準裝車。

2）結(jié)構(gòu)緊湊

由于鉆機較低，鉆機外形尺寸可減小到30m×30m, 垂直管架系統(tǒng)能將包裝好的管材從基地運輸?shù)骄畧?。將需要的陸地空間減到最小，并縮短在鉆機施工現(xiàn)場下套管和油管檢測和準備時間。

3）良好的頂驅(qū)工作性能

在快鉆進期間，液壓保持良好工作性能，由于充分利用背部擴孔潛能，所以將起下鉆時間降低到最短。

6 現(xiàn)場經(jīng)驗

1996 年5 月，新型G-125 鉆機已在意大利北部米蘭附近完成了一系列7AGIP 油井的作業(yè)任務(wù)，這標(biāo)志著該鉆機的工作性能達到了設(shè)計要求。Gisolo 1 # 為該鉆機所鉆的第一口井，該井也是一口丘林地區(qū)的垂向探井?？偵疃仍O(shè)計為3000m, 井眼尺寸為4-1/8″。使用A 3-1/2″的鉆柱。就地理原因而言，6-1/8″相位加深從2 400m-2 510m。經(jīng)測井后，確定停止鉆進。各種階段（相位）12-1/4″、8-1/2″和6-1/8″的鉆進參數(shù)是滿意的。下套管時間和井口操作和常規(guī)鉆機性能相同。

San Gervasion 2 Dir 井是一口斜井，最大偏斜度為53o。即使是最好的地面，完成鉆進總深度為2 400m, 包括下3 個套管鉆柱這一任務(wù)，計劃需要13 天（309h）, 然而，該鉆機僅用了8 天(190h)，就圓滿地完成了任務(wù)。

鉆井時間差不多縮短了40%。鉆該井時，采用了一個緊湊型（組合型）井口，雙層同心管開采時采用2″撓性油管完井。

開采第4 口井（Cortemaggiore 57） 和第5 口井（Barzaniga 1 ）同開采其它井相比，有較大差別。因為不同的井眼直徑和采用了其它的試驗鉆具。

鉆第6 口井時，機械鉆速（Rate Of Penetration） 從15m/h 增加到35m/h，鉆機深度從75m/ 天增加到300m/ 天。此外，法定時間由鉆第一口井的450h，而鉆最后一口井僅要120h。（包括安裝井口/ 防噴器裝置、下套管和固井操作、起下鉆、停機時間等等。）

同用常規(guī)鉆機鉆井估計成本相比，鉆井成倍可下降12%~24%。

目前，G-125 鉆機正在Sicily 作業(yè)，迄今該鉆機已鉆了3 口井（ Monteferrante 1 和Acquavena，F(xiàn)iume Salso 1 Dir）, 第四口井，Comunelli 1 將于1998 年3 月31 日開鉆。

7 前景與展望

在操作性能、人事培訓(xùn)和現(xiàn)場等方面正在進行連續(xù)優(yōu)化過程。由于第一臺精密的樣機良好的工作性能和設(shè)計經(jīng)驗。Saitre 已經(jīng)承擔(dān)一個開發(fā)更好鉆機的任務(wù)，該新型鉆機叫G-200，到1998 年第三季度將投入使用?！癎”型鉆機的海上應(yīng)用正處于評估中，它們可能從整體結(jié)構(gòu)的修井機到安裝在中間結(jié)構(gòu)和多功能的船上。

8 結(jié)論

G-125 型鉆機能滿足設(shè)計要求、并超過了所要求的技術(shù)指標(biāo)。G-125 型鉆機設(shè)計的關(guān)鍵是減少重量和體積、增加自動化程度并減少施工人員。

操作方和承包方優(yōu)勢互補的協(xié)作，為發(fā)展新型鉆機提供了良好的契機，該鉆機能經(jīng)濟有效地鉆淺井和中深井。