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PowerDrive ICE抗高温旋转导向工具

PowerDrive ICE:不惧高温 恶劣环境钻井“指南针”

随着油气勘探开发难度的逐渐增大,深井、复杂结构井、高温高压井、海上及恶劣环境下油气井钻井问题明显增多。其中高温高压油气勘探开发面临的钻井问题包括油井的设计、工艺、工具、设备、井控、安全等一系列问题。因此,不断研究高温高压问题,是近年世界油气工业重点关注的一个问题。

来自 | Schlumberger
编译 | 吴洪波

斯伦贝谢常年致力于在开发和评价高温高压井时能够降低其中的固有风险。斯伦贝谢公司的许多钻井工具和MWD(随钻测量工具)、LWD(随钻测井工具)都能够在30000psi和392℉以上的环境中工作。在北海油田和一些其它油田,有一些工具已经成功应用于高温高压区块,但由于其价格高昂而适用性较差。PowerDrive ICE的横空出世,以其优越的性能和亲民的价格,获得了石油市场的青睐。

石油行业内把温度高于300℉、压力高于10000psi定义为高温高压。这个数值比冶金业、塑胶业、化工和电子行业对高温高压的定义略低。多年以来,高温高压区块始终是石油钻井领域的技术难点。

PowerDrive ICE工具优越性

在极端高温环境中最大限度提高工具性能

PowerDrive ICE抗高温旋转导向工具配有专门的抗高温电子配件,可以持续在200℃(392℉)的高温环境中工作。这样的优越性能使得PowerDrive ICE能够在高温甚至是超高温储层中准确定向。

配有坚固耐用电子配件提高机械钻速

PowerDrive ICE旋转导向工具能够通过减少不必要的操作指令来提高机械钻速。其它的钻井技术往往需要通过控制钻井参数和循环来保护工具电路板在高温下不会损坏。但配有抗高温多芯片模块的PowerDrive ICE旋转导向工具已成功在200℃的试验环境中连续工作1458天,承受2000000次以上的高强度震动。所以PowerDrive ICE在钻进时无需控制钻井参数或循环,可以一直以最大的机械钻速稳定工作,节省钻井工时。

精确定向控制,提高生产潜力

这款装备了伽马射线(用于辨识方位)的旋转导向工具可以进行精确的定向控制和自动轨迹调整,进而帮助作业者顺利钻至富油储层。同时,PowerDrive ICE采用了金属密封的平垫式驱动系统。在高温、强腐蚀性钻井液和极端的水力参数等恶劣钻井条件下,上述设计可以提高旋转导向工具的轨迹控制精确性。

应用案例—墨西哥湾

背景与挑战

PEMEX(墨西哥国家石油公司)曾在墨西哥湾近海高温地层打一口三维开发井。钻进8-1/2″井眼钻进前,作业人员预判井下常温超过165℃,压力在15000psi以上。当时市场上并没有可以在175℃以上条件下工作的旋转导向工具,于是墨西哥石油公司选择使用满眼底部钻具。但众所周知,满眼钻具组合轨迹不易控制,轨迹控制时存在偏离设计轨迹的风险。但PEMEX认为,由高温导致的井下工具失效才是更大的风险。

开始钻进时,这趟满眼钻具组合钻遇了研磨性较高的地层,脱离了设计轨迹。由于满眼钻具组合不能精确的控制轨迹,继续钻进只会脱离靶点。于是PEMEX决定起钻更换钻具。为了能按照设计轨迹钻进至完钻井深,PEMEX需要一个可以纠正井眼轨迹并能够承受地层高温的定向工具。

解决方案

在斯伦贝谢曾经进行的8-1/2″井眼定向钻进的现场试验中,PowerDrive ICE抗高温旋转导向工具表现不凡,成功应对了高温挑战并精确定向。于是斯伦贝谢公司建议PEMEX使用PowerDrive ICE来纠正已经偏离的井眼轨迹。

PowerDrive ICE主要为高温井的轨迹控制而设计,工作上限温度可达200℃。当时市场上所有旋转导向的内部电子线路上的塑料部件都不能够承受这么高的温度,所以没有一个旋转导向能够应用于PEMEX的这口井中。当温度超过180℃时,这些塑料部件就会开始融化,导致井下工具失灵。PowerDrive ICE在设计上使用专有的抗高温电子线路,增强了井下工作的稳定性。并且线路单元之间采用金属密封,在高温高压环境中可精确控制井眼轨迹。

应用结果

PEMEX使用PowerDrive ICE从6160m井深处开始钻进,直至完钻井深(6340m),井下方位从77°扭至57°。在使用PowerDrive ICE井段的井下温度为163~173℃,井下最大压力为16000psi。这套抗高温旋转导向工具在这种恶劣的条件下发挥了至关重要的作用:机械钻速比此区块记录提高16%,为PEMEX节约9天工期,节约成本135万美金。配备了此旋转导向后,钻进机械钻速达到3.84m/h,刷新了墨西哥湾此区块的机械钻速记录。在此前,在本区块的8-1/2″井眼使用常规马达钻具,机械钻速仅有3.3m/h。

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白矾
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。