編譯:張素霞 (勝利石油管理局黃河鉆井公司)

審校:溫林榮 (勝利石油管理局鉆井工藝研究院)

鋁合金管材用于大位移井施工的研究

編譯:張素霞 (勝利石油管理局黃河鉆井公司)

審校:溫林榮 (勝利石油管理局鉆井工藝研究院)

近來,鉆井界的大位移井?dāng)?shù)量劇增,尤其在俄羅斯薩哈林1號項目施工中創(chuàng)造出了11 282 m的全球記錄。其他的超長大位移井包括英國Wytch Farm油田的M -16井,總測量井深 11 278 m(位移 10 728 m);阿根廷的CN-1井,總測量井深11 184 m(位移10 585 m);北海的Visund的一口井,總測量井深9 082 m,等等。鉆這些大位移井具有相當(dāng)?shù)碾y度和挑戰(zhàn)性,這已經(jīng)超出了常規(guī)鉆井技術(shù)的極限。最為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)是鉆柱質(zhì)量的增加,鉆柱質(zhì)量增加將導(dǎo)致摩阻增加相當(dāng)嚴(yán)重。在超長井眼中,隨著井深的增加,摩阻會迅速增大,此時如果不采取降摩或者減少鉆柱與井壁接觸面上的重力分力,鉆進(jìn)就可能難以為繼。因此,減少鉆柱質(zhì)量對大位移井施工是非常有利的。增加水平井鉆進(jìn)極限的辦法之一是用較輕的合金鉆桿代替常規(guī)鋼鉆桿 (SDP)。這種鉆桿性能良好,優(yōu)勢顯著,最大的益處是可以減少水平井段的摩阻和扭矩,從而降低發(fā)生彎曲的可能性。鋁鉆桿 (ADP)具有鉆各類井的現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)歷,其最杰出的成就是1990年在 Kola創(chuàng)下的超深井世界記錄。該井由井下馬達(dá)和鉆柱通過復(fù)合鉆進(jìn)方式完成,鉆柱主要由鋁鉆桿組成。該井的施工積累了大量的鋁鉆桿應(yīng)用經(jīng)驗,在后續(xù)相對簡單井的施工中得到了有效的應(yīng)用。事實上,至上世紀(jì)80年代鋁鉆桿的使用數(shù)量已經(jīng)占到前蘇聯(lián)當(dāng)時在用鉆桿的80%。

超深井 大位移井 鋁鉆桿摩阻 扭矩 鉆柱 極限井深

1 導(dǎo)言

總測量井深/垂深大于3的大位移井首次獲得成功是旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng) (RSS)的發(fā)展與常規(guī)作業(yè)程序和常規(guī)技術(shù)改進(jìn)相結(jié)合的結(jié)果。這些技術(shù)當(dāng)初主要是為斜井開發(fā)的,其中有潛在發(fā)展空間的事例之一是連續(xù)安裝膨脹鉆井尾管而不減少內(nèi)徑尺寸技術(shù),該技術(shù)可用來保護(hù)大位移井的已鉆井段。目前,大多數(shù)大位移井項目成功的關(guān)鍵因素是關(guān)于ECD控制、井眼凈化的可靠詳盡的計劃,以及應(yīng)對諸如井漏、井控等具有挑戰(zhàn)性事件的能力。鉆柱材料的選擇是為鉆成測量井深大于17 km、水平位移大于15 km的大位移井的技術(shù)之一。

為了評價大位移井的理論鉆井長度極限,進(jìn)行了一系列的模擬。用于鉆柱運算和水力損失計算的原始數(shù)據(jù)取自英國北海的一口井,用DDTBHC專用軟件完成了所有的計算。

對用于鉆進(jìn)典型井段的現(xiàn)行或可能用到的鉆柱進(jìn)行了模擬。模擬的第一個階段,考慮了用81/2in (1 in=25.4 mm)鉆頭連續(xù)旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)到某一特定井深的可能性,在該井深鋼制鉆桿上部截面的最高允許扭矩負(fù)荷為65 kN·m,在該階段對下列兩種鉆柱的估計性能進(jìn)行了比較:

◇S-1——鋼鉆桿鉆柱;

◇A-1——鋼鉆桿與帶加厚保護(hù)的鋁鉆桿的復(fù)合鉆柱。

在模擬的第二個階段,用類似于A-1的A-2鉆柱對相同井的最大可能水平位移極限進(jìn)行了評估。

模擬的第三個階段包含了7 in尾管的下入。

最后,對鋁鉆桿的操作經(jīng)驗進(jìn)行了一些分析,并對試驗結(jié)果進(jìn)行了總結(jié)。

2 模擬

理論井眼設(shè)計 (圖1用于第一、二次模擬,圖2用于第三次模擬)為:

◇14 in[鋼級 P110,82.2 lb/ft(1 lb/ft= 1.488 kg/m)]套管下入井段為0～3 300 m;

◇103/4in(鋼級Q125,65.7 lb/ft)套管下入井段為3 300～7 950 m;

◇81/2in裸眼井段為7 950～13 150 m。

摩擦系數(shù):

◇0.18——鋼對鋼

◇0.20——鋼對巖石

◇0.15——鋼對鋁

◇0.17——鋁對巖石

圖1 S-1的井身結(jié)構(gòu)和設(shè)計

圖2 S-2的井身結(jié)構(gòu)和設(shè)計注:LAIDP——相對于鋁制鉆桿而言,可靠性得到改善的輕合金鉆桿。

這些摩擦系數(shù)是相似地質(zhì)工藝條件下鉆進(jìn)且當(dāng)鉆井液中加入了減摩劑時可以獲得的最小值 (和阿根廷及英國的大位移井的情形相同)。但是,需要說明的是,實測的摩擦系數(shù)可能有很大的變化,這取決于鉆井液類型、井眼軌跡、彎曲程度和裸眼清潔效果。挪威海上某個油田的實測事例表明,套管內(nèi)的平均摩擦系數(shù)為0.185,分布范圍為0.15～0.21,裸眼內(nèi)的平均摩擦系數(shù)為0.335,分布范圍為0.25～0.48,該測量基于5口相鄰井。

2.1 第一次模擬——僅對鋼鉆桿

用于該模擬的鉆柱組合僅包括鋼鉆桿 (表1)。

表1 用81/2in鉆頭鉆至13 150 m的鉆柱組合 (S-1方案)

以下是用于鉆柱計算的鉆井參數(shù):

◇鉆井方法——旋轉(zhuǎn)鉆井

◇鉆井液密度——1 600 kg/m3

◇鉆井液流變模型——黏塑性流體

◇鉆壓——100 kN

◇鉆頭扭矩——1.8 kN·m;

◇排量——30 L/s;

◇鉆頭轉(zhuǎn)速——80 r/min

◇機(jī)械鉆速——9 m/h

◇最小下放速度——0.75 m/s

◇鉆柱下放過程中的旋轉(zhuǎn)速度——40 r/min

2.1.1 計算結(jié)果 (表2)

計算表明:

◇S-1鋼鉆柱方案在不旋轉(zhuǎn)鉆柱的情況下可以下到測量井深11 150 m,超過該深度將發(fā)生鉆柱彎曲,結(jié)果是導(dǎo)致卡鉆。

◇鋼鉆柱在旋轉(zhuǎn)鉆柱的情況下可以下到測量井深13 150 m,最大下入深度的限制因素是鉆桿最高允許扭矩 (6 kN·m,關(guān)于鉆井安全的安全系數(shù))。當(dāng)計算鉆柱最大下入深度計算時還需考慮如頂驅(qū)提升能力等其他影響因素。

表2 用81/2in鉆頭鉆至13 150 m的鉆柱計算結(jié)果

2.2 第二次模擬——鋁鉆桿和鋼鉆桿復(fù)合鉆柱

井眼設(shè)計、溫度分布、摩擦系數(shù)和鉆井參數(shù)完全等同于S-1鉆柱方案的模擬條件。該模擬的鉆柱包括鋁鉆桿和鋼鉆桿 (表3)。

表3 用81/2in鉆頭鉆至13 150 m的鉆柱組合 (A-1方案)

在鉆柱的底部,安裝的是28 m長、由D16T合金加工的ADP-150×25(管體外徑150 mm,壁厚25 mm)厚壁管,它們用來將底部鉆柱組合(BHA)的剛性平滑地過渡到由D16T加工的ADP -147×11P(P表示每根鉆桿的中間部分帶有加厚保護(hù))鉆柱的底端,下一段安裝的鉆柱是由1953T1高強(qiáng)度合金鋼加工的 ADP-147×13P鉆桿。

鉆柱的上部安裝的是SDP-5 in(S-135)鋼鉆桿,這些鉆桿用來提供處理卡鉆時的安全操作條件,此時拉伸負(fù)荷接近最大許用值。當(dāng)鋁鉆桿出現(xiàn)斷裂脫扣時,該段鉆柱的作用相當(dāng)于一個減震器,可預(yù)防潛在的、不可預(yù)測的由“膨脹彈簧”效應(yīng)引起的鉆柱“跳動”。

2.2.1 計算結(jié)果 (表4)

表4 用81/2in鉆頭鉆至13 150 m的鉆柱計算結(jié)果

計算表明:

◇A-1鋁鉆桿和鋼鉆桿鉆柱方案在不旋轉(zhuǎn)鉆柱的情況下,可以下到測量井深12 200 m,超過該深度鉆柱極有可能發(fā)生彎曲、劈裂或懸掛于井眼內(nèi)。

◇鋁鉆桿和鋼鉆柱在60 r/min的旋轉(zhuǎn)速度和

0.5 m/s的下放速度的情況下,理論計算可以下到測量井深17 000 m,此時達(dá)到了鋁鉆桿本體的最高允許扭矩 (45 kN·m)。

2.3 第三次模擬——鋁鉆桿和鋼鉆桿復(fù)合鉆柱最大鉆深極限

最后一個模擬任務(wù)是評價用鋁鉆桿鉆大位移井的最大鉆井能力,井眼軌跡和設(shè)計假定等同于前面A-1的例子。該模擬的鉆柱組合中既有鋁鉆桿也有鋼鉆桿 (表5)。

表5 用81/2in鉆頭鉆至13 150 m的鉆柱組合 (A-2方案)

2.3.1 鉆井參數(shù)

以下是用于鉆柱計算的基本鉆井參數(shù):

◇鉆井方法——旋轉(zhuǎn)鉆井

◇鉆柱起出速度——1 m/s

◇鉆柱不旋轉(zhuǎn)情況下的下入速度——1 m/s

◇鉆井液密度——1 600 kg/m3

◇鉆井液流變模型——黏塑性流體

◇塑性黏度——0.015 Pa·s

直到17 000 m測量井深的第二段鉆進(jìn)參數(shù):

◇鉆壓——60 kN

◇鉆頭扭矩——1.1 kN·m

◇排量——24 L/s

◇鉆頭轉(zhuǎn)速——80 r/min

◇機(jī)械鉆速——4 m/h

◇最小下放速度——0.30 m/s

◇鉆柱下放過程中的旋轉(zhuǎn)速度——60 r/min

用81/2in PDC鉆頭和A-2鉆柱方案在17 000 m鉆進(jìn)的主要計算結(jié)果見表6。

表6 用81/2in鉆頭鉆至17 000 m的鉆柱計算結(jié)果

基于計算結(jié)果所得出的主要結(jié)論如下:

與由鋼鉆桿組合而成的S-1方案比較,在井深13 150 m鉆進(jìn)時,鋁制鉆桿形成的A-1方案可降低鉆柱的基本操作參數(shù),具體包括:

◇鉆柱在鉆井液中的浮重減少1.94倍;

◇井口扭矩減少2.1倍 (圖3);

◇起鉆大鉤負(fù)荷減少2.13倍;

圖3 17 000 m鉆進(jìn)時扭矩與長度對應(yīng)關(guān)系

◇井眼壓力損失降低4.1 MPa。

鋁鉆桿和鋼鉆桿復(fù)合鉆柱的安全系數(shù)大約是鋼鉆桿鉆柱的1.4倍。

鋁鉆桿和鋼鉆桿復(fù)合鉆柱鉆進(jìn)時具有比鋼鉆桿鉆柱更低的彎曲系數(shù),盡管鋼鉆桿鉆柱保持2.5的彎曲系數(shù)也是可以接受的 (圖4)。

圖4 在17 000 m鉆進(jìn)時沿鉆柱的軸向載荷分

采用鋁鉆桿和鋼鉆桿復(fù)合鉆柱A-2方案,由于鋁鉆桿的使用,可使英國北海的水平井鉆達(dá)17 000 m的深度,而僅用鋼鉆桿鉆柱,只能鉆到測量井深13 150 m(圖5)。

圖5 大鉤載荷、扭矩與下入深度的關(guān)系曲線

3 7 in SDP與ADP尾管的下入

北海油田設(shè)計要求自8 000 m開始下入7 in鋼尾管,分別對7 in鋼尾管和鋁尾管進(jìn)行了模擬研究。7 in鋼尾管設(shè)計見圖6。

良好的抗腐蝕能力和質(zhì)量輕給鋁合金作為套管材料提供了很好的機(jī)遇,鋁合金管尤其適合用來加工高含H2S、CO2井用套管和大位移井用套管。

為了評估7 in尾管下到17 000 m最大井深的可能性,用鋁合金尾管 (AAL)代替鋼尾管(SL)。

將鋼尾管的操作特性作為確定7 in鋁合金尾管合金鋼級、尺寸和強(qiáng)度參數(shù)原始數(shù)據(jù)。

圖6 扣連接——VAM TOP HC 7 in 29.00 lb/ft VM 80 13 CR

13.84 lb/ft的7 in鋁合金尾管設(shè)計見圖7。

圖7 套管接箍和13.84 lb/ft的7 in鋁合金尾管

用于下入7 in尾管的鉆柱組合計算規(guī)范見表7。

表7 下入7 in尾管的鉆柱組合和下入?yún)?shù)

下入?yún)?shù)取值為:

◇下放速度——0.30 m/s;

◇下入過程中需要旋轉(zhuǎn)鉆柱時的鉆柱轉(zhuǎn)速——30 r/min。

井眼參數(shù)、井眼設(shè)計、摩擦特性和溫度分布、鉆井液密度以及流變特性取值等同于鉆進(jìn)模擬計算取值。

旋轉(zhuǎn)鉆柱的情況下鋼尾管的最大 (基于許可扭矩)下入深度等于13 000 m,不旋轉(zhuǎn)鉆柱時可下到測量井深10 950 m(表8)。

表8 將5 000 m、7 in鋼尾管和鋁尾管下到13 000 m計算結(jié)果比較

旋轉(zhuǎn)鉆柱的情況下,可將9 000 m鋁尾管下到規(guī)定最大井深17 000 m,不旋轉(zhuǎn)鉆柱時的最大下入深度為14 300 m(表9與圖8)。

表9 將9 000 m、7 in鋁合金尾管下到17 000 m計算結(jié)果

圖8 下入9 000 m、7 in、13.84 lb/ft的鋁合金尾管到目標(biāo)井深17 000 m的大鉤負(fù)荷、總摩阻變化曲線

基于將7 in鋼尾管和鋁合金尾管下到井深13 000 m和17 000 m的計算結(jié)果,可以得出結(jié)論:用鋁和鋼鉆桿復(fù)合鉆柱 (AAL-2組合)可將9 000 m、7 in、13.84 lb/ft的鋁合金尾管下到目標(biāo)井深17 000 m,而在同一口井中,7 in鋼制尾管的最大下入深度只有13 000 m。

4 鋁鉆桿性能

用于模擬計算的鋁鉆桿是按照ISO 15546標(biāo)準(zhǔn)制造的,現(xiàn)有13種尺寸的鋁鉆桿,有三種設(shè)計類型:內(nèi)加厚、外加厚和帶管體中間部位加厚防磨的LAIDP鉆桿。

鋁鉆桿具有不同于鋼鉆桿的性能,具體包括以下幾個方面。

4.1 強(qiáng)度-質(zhì)量比

強(qiáng)度-質(zhì)量比是管子屈服強(qiáng)度與管子在鉆井液中質(zhì)量的比值:

式中Pyield——鉆柱井口截面應(yīng)力達(dá)到鉆桿材料屈服應(yīng)力時的載荷;

Gpipeinair、Lpipe——鉆桿在空氣中的質(zhì)量和管子長度;

K——浮力系數(shù),K

ρmud——鉆井液密度;

ρpipe——包含鉆桿接頭在內(nèi)的鉆桿當(dāng)量密度。

強(qiáng)度-質(zhì)量比L具有量綱長度單位,表示當(dāng)鉆柱井口截面應(yīng)力達(dá)到鉆桿材料屈服應(yīng)力時單尺寸垂直狀態(tài)鉆柱在鉆井液中的最大可能長度。

表10和圖9給出了尺寸適合于81/2in井眼鉆頭的鋼和鋁鉆桿強(qiáng)度-質(zhì)量比L,所有這些鉆桿的接頭直徑都是7 in。

圖9 強(qiáng)度-質(zhì)量比

計算用鉆桿長度取值為 30 ft(1 ft=30.48 cm),鋼鉆桿數(shù)據(jù)取自7G-API和 Grant Prideco產(chǎn)品目錄,鋁鉆桿參數(shù)取自ISO 15546。

從圖、表中不難發(fā)現(xiàn),強(qiáng)度-質(zhì)量比主要取決于鉆桿的質(zhì)量與強(qiáng)度,尺寸-類型對他影響很小。

材料為1953T1的鋁鉆桿屈服值低于鋼鉆桿,但在大部分的鉆井液密度范圍內(nèi)其強(qiáng)度-質(zhì)量比卻高于鋼鉆桿;材料為D-16T的鋁鉆桿強(qiáng)度-質(zhì)量比介于G-105和V-150鋼鉆桿之間。

4.2 疲勞

鋁鉆桿最為重要的工作特性之一是螺紋接頭的疲勞極限。它表示鉆桿螺紋接頭可以承受的最高應(yīng)力水平,系指接頭在給定數(shù)量的交變負(fù)荷作用下而不發(fā)生破壞,該交變次數(shù)被假定為試驗基本條件。

表10 鋼和鋁鉆桿強(qiáng)度-質(zhì)量比L

表11給出了通過試驗得到的、不同合金制造的147×11 ADP基本組件的平均疲勞極限;圖10給出了由D-16T合金加工的147×11 ADP的Woehler(S-N)圖。疲勞極限的確定條件是:環(huán)境溫度為20℃、載荷交變頻率為650次/min;交變次數(shù)為100×104次。

表11 147×11 ADP基本組件的平均疲勞極限

圖10 帶梯形扣和穩(wěn)定臺階的鋁鉆桿接頭的疲勞強(qiáng)度

4.3 抗腐蝕

為了評價鋁鉆桿的抗腐蝕能力,完成了幾項研究 (表12)。

通過測試,可以得出如下一些結(jié)論:

◇p H值影響腐蝕速率和類型,對所有合金合適的p H值在3～11之間。當(dāng)鉆井液的p H值不在該范圍內(nèi)時,可以通過加入防腐蝕劑來減輕腐蝕。

表12 各種p H值環(huán)境下的腐蝕速率 (g·m2/h)

◇制造鋁鉆桿的鋁合金可以形成氧化膜,該氧化膜對有效阻止腐蝕非常重要。一旦氧化膜遭到破壞,腐蝕便會加速,尤其在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿環(huán)境中。

◇鋁合金在含有 H2S及CO2的鉆井液中具有極強(qiáng)的抗腐蝕能力,即使它們達(dá)到最高含量也是如此。這說明如果能夠?qū)X管材作為生產(chǎn)套管是非常有益的。

◇鋁合金管的“鋼接頭-鋁合金本體”在使用壽命內(nèi)的接觸腐蝕并不嚴(yán)重。

4.4 磨損

盡管鋁合金鉆桿在現(xiàn)場應(yīng)用效果不錯,但仍有一些問題需要解決,其中的一個問題便是磨損。

鉆桿與井壁或套管內(nèi)壁接觸部分會產(chǎn)生嚴(yán)重磨損,磨損是管材表面硬度、摩擦 (滑動)距離、巖石研磨特性、壓應(yīng)力以及鉆井液潤滑性能的函數(shù)。

鋁鉆桿的布里涅耳的表面硬度為120～140 HB,比鋼鉆桿表面硬度低1.5～2倍,但由于鋁鉆桿質(zhì)量輕,所經(jīng)受的摩擦力卻遠(yuǎn)低于鋼鉆桿。因此,在其他影響因素相同的情況下,鋁鉆桿的磨損也通常低于鋼鉆桿。

在西伯利亞標(biāo)準(zhǔn)的定向井中的應(yīng)用表明,一套鋁鉆桿 (200～250 m長)采用井下馬達(dá)和轉(zhuǎn)盤(頂驅(qū))同時鉆井的平均使用壽命大約為50 000 m。鉆桿接頭可以承受400～450次的上扣操作。有些鉆桿鉆了90 000 m,進(jìn)行了550次上扣作業(yè)。這些結(jié)果已經(jīng)超過了同等使用條件下的鋼鉆桿的表現(xiàn),這主要歸功于鋁鉆桿的質(zhì)量輕。

使用中的鋁鉆桿,不僅可以看到本體磨損,而且也可以看到鋼接頭的磨損。用于鉆定向段和直井段的鉆桿,磨損主要發(fā)生在鉆桿接頭部位,而用于鉆進(jìn)水平井段的鉆桿,磨損主要沿本體表面發(fā)生。當(dāng)采用井下馬達(dá),且鉆柱轉(zhuǎn)速在40～60 r/min之間時,主要的磨損呈現(xiàn)出單側(cè)磨損特點,這主要“歸功于”鉆井操作。大部分復(fù)合鉆進(jìn)過程中,鉆柱旋轉(zhuǎn)軸線與井眼軸線不同線。然而,即使在這樣的條件下,鉆桿本體和接頭的磨損量也不到設(shè)計厚度的10%,因此鉆桿的額定負(fù)荷能力不受影響。建議在水平井段使用帶加厚防磨保護(hù)的鋁鉆桿。

今天,工程師們已經(jīng)找到了鉆定向井、水平井、大位移井過程中鉆桿接頭和本體磨損的解決辦法。這其中包括在鉆桿接頭上加設(shè)表面硬化耐磨帶和對鉆桿本體尤其是防磨保護(hù)掌區(qū)施加防護(hù)涂層。

由于鋁鉆桿設(shè)計規(guī)范要求,常規(guī)的接頭硬化帶不可取。硬化帶的應(yīng)用要求額外的接頭長度,這會增加接頭額外的質(zhì)量,質(zhì)量增加便會使鋁鉆桿的優(yōu)勢大打折扣。此外,可以設(shè)想,硬化帶加工工藝肯定會對接頭產(chǎn)生溫度效應(yīng),會影響鋼接頭-鋁本體的接觸性能。另一方面,本體涂層相對容易實現(xiàn),而且也可產(chǎn)生較好的保護(hù)效果。

最新的室內(nèi)測試表明,Fe-Cr、Cr-Ni復(fù)合材料涂層能夠使鋁鉆桿的耐磨能力提高3倍。但是,磨損結(jié)果因側(cè)壓力和其他鉆井條件而異,因此,選擇最佳涂層的試驗仍在進(jìn)行中。

5 其他鋁制管材

鋁鉆桿的設(shè)計一直在完善改進(jìn)當(dāng)中,除了標(biāo)準(zhǔn)的鋁鉆桿外,還生產(chǎn)了其他一些非標(biāo)準(zhǔn)的鋁鉆桿以滿足鉆柱優(yōu)化的要求。這包括厚壁鋁鉆桿 (LAIDPHW)、完整接頭本體一體化的鋁鉆桿 (LAIJP-HW)和帶螺旋槽的鋁鉆桿 (LAIDP-S)。

這些鉆桿可用于:

◇底部鉆具組合中的中間過渡組件,從而實現(xiàn)重鉆桿與輕鉆桿之間剛度的平穩(wěn)過渡。

◇利用鋁合金具有吸收和耗散彈性震動能量的能力,使鋁鉆桿用作縱向震動減震器。

LAIJ P-HW可用于:

◇作為井下導(dǎo)向測量工具的非磁殼體;

◇通過鉆柱進(jìn)行測井作業(yè);

◇作為尾管送入管串、注水泥橋塞管串,用戶化的送入工具的加工制造,這些工具通常用于易發(fā)生卡鉆的井段,一旦發(fā)生事故,可保留鉆穿鋁合金的處理方案。

LAIDP-S表面帶螺旋槽的鋁鉆桿可更好地實現(xiàn)鉆屑的輸送。

6 材料適應(yīng)性的第三方檢驗

俄羅斯人首次將鋁鉆桿用于渦輪鉆。在剛過去的10年中,有數(shù)家公司已經(jīng)開始或打算在俄羅斯以外使用鋁制鉆桿。技術(shù)推廣方法主要有兩種類型:第一種是建立“街道信譽”,即在油田團(tuán)隊中逐漸建立信任度;第二種是遵循詳盡的技術(shù)鑒定程序。

英國北海的一家作業(yè)公司缺乏鋁鉆桿的使用經(jīng)驗,為了在大位移井中使用鋁鉆桿和其他管材,該公司嚴(yán)格按技術(shù)鑒定程序辦事?；趯Σ牧腺|(zhì)量、疲勞、磨損和腐蝕的考慮,其制定了一個廣泛的檢驗程序,對四種鋁合金的測試包括:

◇一般的材料性能,包括物理性能、化學(xué)成分、機(jī)械性能和摩擦系數(shù)等;

◇大范圍的腐蝕和環(huán)境致裂測試;

◇大范圍的磨損/潤滑學(xué)測試程序,包括復(fù)合載荷的影響。

材料測試結(jié)果有望在2008年一季度出臺,接著在鋁鉆桿用于現(xiàn)場試用之前,將開始全尺寸鋁鉆桿的疲勞測試,這是數(shù)項質(zhì)量測試中的一項。

7 結(jié)論

鋁鉆桿在大位移井中具有潛在的應(yīng)用前景,它們的應(yīng)用可以帶來:

◇質(zhì)量減少及更好的強(qiáng)度-質(zhì)量比;

◇操作與運輸成本降低;

◇可以鉆更大的距離,增加了鉆達(dá)目標(biāo)層的可能性;

◇在H2S和CO2環(huán)境中出色的抗腐蝕能力;

◇更好的水力學(xué)特性;

◇更佳的柔性,可在側(cè)鉆作業(yè)中獲得更高的造斜率。

目前,油田常規(guī)鉆井使用的LAIDP鉆桿超過25×104m,所獲得的經(jīng)驗為鋁鉆桿的設(shè)計和操作方法的改進(jìn)提供了條件。與此同時,這些經(jīng)驗也證明了鋁鉆桿優(yōu)于鋼鉆桿。

資料來源于美國《SPE 109722》

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.5.005

2009-03-19)