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摘要 G-125 鉆機(jī)是一種專為邊際油田研制開發(fā)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用型鉆機(jī)，它的設(shè)計(jì)是油田鉆機(jī)設(shè)計(jì)的又一次革命。該鉆機(jī)采用學(xué)習(xí)曲線和互補(bǔ)技術(shù)（聯(lián)合井口和CT 完井），大幅度地提高了經(jīng)濟(jì)效益。此外，它具有易于快速移運(yùn)和復(fù)位的特點(diǎn)。因此，當(dāng)鉆一口井的鉆進(jìn)時(shí)間較鉆機(jī)移運(yùn)時(shí)間短時(shí)，采用G-125 鉆機(jī)尤為適宜。

關(guān)鍵詞 鉆機(jī)；技術(shù)特點(diǎn)；自動(dòng)鉆進(jìn)；頂驅(qū)

中圖分類號(hào) TE242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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(gè)新課題。幾年來(lái)，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(chǎng)休戚相關(guān)。因?yàn)檫@一市場(chǎng)對(duì)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(zhǔn)了海濱邊際油田開采和高風(fēng)險(xiǎn)勘探冒險(xiǎn)。因此，研制并設(shè)計(jì)一種滿足要求的鉆機(jī)迫在眉睫。本文介紹了新型鉆機(jī)G-125 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，該鉆機(jī)特別適用于邊際油田的開采。此外，本文還對(duì)該鉆機(jī)工作22 個(gè)月的情況進(jìn)行了總結(jié)。該種鉆機(jī)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(jì)制造鉆機(jī)。

液壓操作:

G-125 液壓鉆機(jī), 它具有操作簡(jiǎn)便、工作平穩(wěn)等特點(diǎn)。管子裝卸、鉆柱旋轉(zhuǎn)、井架和鉆臺(tái)起升均靠液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)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(zhǔn)路面上運(yùn)輸該鉆機(jī)。鉆機(jī)到施工現(xiàn)場(chǎng)，四個(gè)液壓油缸將鉆臺(tái)頂起。（最大高度為6.1m）鉆機(jī)的大鉗和卡瓦可自動(dòng)和液動(dòng)裝卸。

1 設(shè)計(jì)前提

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

一般說(shuō)來(lái)，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(jì)產(chǎn)量為20 000 ～ 70 000m3/ 天。

開采這些遠(yuǎn)景構(gòu)造，通常不僅需要小型鉆機(jī)，而且還要求鉆機(jī)具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和較少的操作人員。這樣，可減少資金和對(duì)環(huán)境的不良影響.

評(píng)估這些要求后, 在THERMIE 計(jì)劃范圍內(nèi)，“歐共體”提供了部分資金以支持新方案的實(shí)施。

該計(jì)劃分以下幾步驟：

1）設(shè)立專門的石油公司設(shè)計(jì)隊(duì)伍、鉆井承包商和鉆機(jī)制造商。

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

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

4）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，通過(guò)鉆三口井（兩口垂直井和一口斜井），來(lái)評(píng)估鉆機(jī)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(jì)G-125 鉆機(jī)作參考。測(cè)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(jī)作業(yè)隊(duì)正在使用G-125 鉆機(jī)。“艾德科” 鉆井承包方與Saign 和Trevi（Soilmec's 母公司）已達(dá)成國(guó)際性協(xié)議。

2 技術(shù)特征

該鉆機(jī)由液壓驅(qū)動(dòng)，所有部件裝在一個(gè)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(dòng)力易于操作且運(yùn)行平穩(wěn)，因此人們更愿意用液壓作為動(dòng)力。用液壓作為動(dòng)力可伸縮鉆臺(tái)和豎起井架，裝卸管子，旋轉(zhuǎn)鉆柱等。用液壓油缸來(lái)控制井架伸縮，可大大地減少鉆機(jī)的重量和長(zhǎng)度，這樣就可在標(biāo)準(zhǔn)公路上運(yùn)輸這種鉆機(jī)。

現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，在拖車上，由4 個(gè)液壓油缸實(shí)現(xiàn)鉆臺(tái)的升降，使鉆臺(tái)達(dá)到合適的高度（高度可達(dá)6.1m）。井架的起升由另外的一對(duì)油缸實(shí)現(xiàn)，上述操作只需45 分鐘。同常規(guī)的鉆機(jī)比較，這種鉆機(jī)的升降操作容易并快捷。在鉆機(jī)升降的同時(shí)，所有液壓控制管線均安裝完畢。井架能自動(dòng)豎起，而無(wú)須防風(fēng)繃?yán)K。

豎直的管架系統(tǒng)和一個(gè)與鉆機(jī)配套的搖臂吊車是該鉆機(jī)的另一個(gè)新穎設(shè)計(jì)。所有管子都能用集裝箱從基地貯運(yùn)到井場(chǎng)。鉆機(jī)周圍共有12 個(gè)集裝箱，每個(gè)集裝箱均裝有3 排，累計(jì)18根3-1/2″的鉆桿。鉆井深度可超過(guò)3 000m。鉆機(jī)配有自動(dòng)液壓卡瓦和動(dòng)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(dá)16m, 可裝卸3 排套管和鉆桿。此時(shí)最大的起升速度為1m/s.

裝卸管子時(shí)，通常只需要2 個(gè)人。

3 頂驅(qū)系統(tǒng)

頂驅(qū)由4個(gè)液壓馬達(dá)來(lái)完成，當(dāng)轉(zhuǎn)速為60rpm 時(shí)，扭矩為3 600Kg/m。 連接鉆桿時(shí)，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(gè)用于提升并上緊套管的專用裝置，確保鉆機(jī)能獨(dú)立安裝套管。

套管插入井中同時(shí)充滿泥漿。整個(gè)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(jī)運(yùn)行時(shí), 噪音小。在施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量最大合成噪音級(jí)為82db，更低的噪音級(jí)正在研究之中。4 套隔音柴油發(fā)電機(jī)能提供1 600kW 的電能。此外，液壓鉆機(jī)不要求標(biāo)準(zhǔn)剎車，標(biāo)準(zhǔn)剎車是典型的噪音來(lái)源且不容易消除。鉆機(jī)裝在一個(gè)3 軸半拖掛上，重量為42噸。該鉆機(jī)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(shí)，3 臺(tái)600 馬力的泵工作，充分保證鉆機(jī)的最佳性能，第3 臺(tái)泵一般作為備用泵（因此縮短了停機(jī)時(shí)間），同時(shí)也用于固井作業(yè)。上述作業(yè)需要1 個(gè)散裝水泥緩沖罐和2 個(gè)混砂罐（容積分別為18m3 和7m3），該鉆機(jī)可單獨(dú)進(jìn)行固井作業(yè)。鉆機(jī)還集泥漿系統(tǒng)于一體，泥漿系統(tǒng)由3 個(gè)泥漿罐（泥漿罐理論容積為122m3）和一個(gè)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(gè)Brandt ATL1000 振動(dòng)篩，一個(gè)除氣器和一個(gè)細(xì)巖屑聯(lián)機(jī)M/V CD350 離心機(jī)。

4 自動(dòng)鉆進(jìn)

由于采用液壓設(shè)計(jì)，鉆井時(shí)很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鉆進(jìn)。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。可設(shè)定報(bào)警和自動(dòng)停止鉆進(jìn)以防異常情況發(fā)生。卡鉆時(shí)，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(jī)功能，聯(lián)機(jī)鉆進(jìn)參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在司鉆控制臺(tái)上顯示實(shí)時(shí)信息，也能報(bào)警。鉆進(jìn)數(shù)據(jù)能在鉆井辦公室里顯示并儲(chǔ)存，鉆井參數(shù)的硬拷貝可從回放或?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)中復(fù)制。相同的數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)地反饋到公司鉆進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)中。鉆井隊(duì)至少由10 人組成，每天4 人（鉆井技師1 名、機(jī)械工1 名、電工1 名、裝卸工1 名），實(shí)行3 人（司鉆1 名、助理司鉆2 名）2 班制。

目前，該鉆機(jī)正按合同要求在鉆井。該合同還包括額外的

服務(wù)項(xiàng)目（固井和上緊套管）。

5 主要設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)

1）移運(yùn)快捷

鉆機(jī)安裝和拆卸能節(jié)約時(shí)間35% ～ 40%。如果搬移100000m，G-125 在6 天即可完成鉆機(jī)的拆卸。搬移并安裝鉆機(jī)到新的施工地點(diǎn)。搬移時(shí)，需要28 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)裝車。

2）結(jié)構(gòu)緊湊

由于鉆機(jī)較低，鉆機(jī)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(yùn)輸?shù)骄畧?chǎng)。將需要的陸地空間減到最小，并縮短在鉆機(jī)施工現(xiàn)場(chǎng)下套管和油管檢測(cè)和準(zhǔn)備時(shí)間。

3）良好的頂驅(qū)工作性能

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

6 現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)

1996 年5 月，新型G-125 鉆機(jī)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(jī)的工作性能達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。Gisolo 1 # 為該鉆機(jī)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(jì)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(cè)井后，確定停止鉆進(jìn)。各種階段（相位）12-1/4″、8-1/2″和6-1/8″的鉆進(jìn)參數(shù)是滿意的。下套管時(shí)間和井口操作和常規(guī)鉆機(jī)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(jìn)總深度為2 400m, 包括下3 個(gè)套管鉆柱這一任務(wù)，計(jì)劃需要13 天（309h）, 然而，該鉆機(jī)僅用了8 天(190h)，就圓滿地完成了任務(wù)。

鉆井時(shí)間差不多縮短了40%。鉆該井時(shí)，采用了一個(gè)緊湊型（組合型）井口，雙層同心管開采時(shí)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?yàn)椴煌木壑睆胶筒捎昧似渌脑囼?yàn)鉆具。

鉆第6 口井時(shí)，機(jī)械鉆速（Rate Of Penetration） 從15m/h 增加到35m/h，鉆機(jī)深度從75m/ 天增加到300m/ 天。此外，法定時(shí)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(jī)時(shí)間等等。）

同用常規(guī)鉆機(jī)鉆井估計(jì)成本相比，鉆井成倍可下降12%~24%。

目前，G-125 鉆機(jī)正在Sicily 作業(yè)，迄今該鉆機(jī)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(chǎng)等方面正在進(jìn)行連續(xù)優(yōu)化過(guò)程。由于第一臺(tái)精密的樣機(jī)良好的工作性能和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。Saitre 已經(jīng)承擔(dān)一個(gè)開發(fā)更好鉆機(jī)的任務(wù)，該新型鉆機(jī)叫G-200，到1998 年第三季度將投入使用?！癎”型鉆機(jī)的海上應(yīng)用正處于評(píng)估中，它們可能從整體結(jié)構(gòu)的修井機(jī)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(jī)能滿足設(shè)計(jì)要求、并超過(guò)了所要求的技術(shù)指標(biāo)。G-125 型鉆機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是減少重量和體積、增加自動(dòng)化程度并減少施工人員。

操作方和承包方優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的協(xié)作，為發(fā)展新型鉆機(jī)提供了良好的契機(jī)，該鉆機(jī)能經(jīng)濟(jì)有效地鉆淺井和中深井。