近日，勝利石油工程公司智能信息技術(shù)支持中心(以下簡稱智信中心)研發(fā)的鉆柱雙向扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)在商541區(qū)塊成功應(yīng)用，鉆井周期縮短至5天以內(nèi)，打破中國石化3500—4000米鉆井最短周期紀(jì)錄。其中商541-斜29井僅用時(shí)4.17天鉆完3543米，比歷史鉆井周期縮短84%以上，機(jī)械鉆速提高300%以上。

面對(duì)復(fù)雜施工環(huán)境

研發(fā)鉆柱雙向扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)

鉆柱雙向扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)是一種在滑動(dòng)導(dǎo)向過程中，通過控制頂驅(qū)或電動(dòng)轉(zhuǎn)盤，控制井下鉆柱扭轉(zhuǎn)幅度，減小鉆柱與井壁間靜摩擦，從而降低摩阻，提高滑動(dòng)定向速度和效率的系統(tǒng)。

從外觀上看，只有兩只金屬箱子和幾根導(dǎo)線。就是這些看似簡單的東西，卻發(fā)揮了神奇的控制作用，讓深入地下幾千米的鉆柱按照設(shè)定程序扭動(dòng)起來，有效地減小摩阻，避免托壓，減少粘附卡鉆和壓差卡鉆等井下復(fù)雜。

近年來，油氣勘探開發(fā)不斷向深層超深層、非常規(guī)油氣資源進(jìn)軍，叢式井、大位移井、長水平段水平井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井成為主要井型，這些井型又對(duì)鉆井軌跡控制和提速降本提出了苛刻要求。

“目前軌跡控制主要有旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向和滑動(dòng)導(dǎo)向兩種方式，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)先進(jìn)，鉆速快，導(dǎo)向精準(zhǔn)，但價(jià)格昂貴，且受井下溫度、地層條件等影響較大，有時(shí)綜合性價(jià)比不高。”智信中心電氣控制中心負(fù)責(zé)人尹文波說。

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向的控制系統(tǒng)在井下靠近鉆頭的位置，能保證定位精準(zhǔn)，但不耐高溫，在深井和高溫頁巖油氣井施工中，地層溫度常常高達(dá)150攝氏度以上，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向故障率明顯增高。于是，項(xiàng)目組另辟蹊徑，從地上部分做文章，通過控制上部鉆具實(shí)現(xiàn)近似旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向的功能。

“土辦法”叫板洋設(shè)備。勝利石油工程公司技術(shù)人員首先從提高系統(tǒng)兼容性上入手，對(duì)目前在用的不同廠家的頂驅(qū)反復(fù)研究，設(shè)計(jì)出一套對(duì)原設(shè)備改動(dòng)小又能兼容各種型號(hào)的頂驅(qū)系統(tǒng)，連電動(dòng)轉(zhuǎn)盤也能完美適配，這也成為該系統(tǒng)得以廣泛應(yīng)用的最大優(yōu)勢。

五年潛心科技攻關(guān)

打造鉆井提速提效利器

上百噸重的鉆柱，深入地下幾千米，如何讓這條巨蟒在狹窄的井眼里扭動(dòng)身軀，還要保持井下工具面穩(wěn)定，始終是智信中心技術(shù)人員努力攻克的難題。

扭矩大了會(huì)影響工具面，甚至可能導(dǎo)致鉆具脫扣；扭矩小了，又起不到降低摩阻的效果……他們經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，摸索出各種工況下的最佳參數(shù)，開發(fā)出一種獨(dú)特的算法，可以精確控制扭轉(zhuǎn)參數(shù)，做到在6500多米井深，連續(xù)正反向旋轉(zhuǎn)3000度以上零誤差，保證工具面絲毫不受影響。

針對(duì)頂驅(qū)及電動(dòng)轉(zhuǎn)盤電機(jī)編碼器易損壞的問題，他們專門研發(fā)出一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的控制算法，不用編碼器亦可精確控制角度，大大提高了系統(tǒng)的適配性和安裝效率。

“我們有一支20余人的技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍，不但有高效的研發(fā)能力，還可以提供專業(yè)的現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)，這是中心推動(dòng)可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展的核心競爭力。”智信中心經(jīng)理何洪濤說，當(dāng)前，他們充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，以雙向扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)為依托，積極在外部市場推廣這項(xiàng)技術(shù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)提高科技成果轉(zhuǎn)化水平、保障油氣高效勘探開發(fā)雙贏。

經(jīng)過5年潛心研究，鉆柱雙向扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)已經(jīng)更新至第三代，可以廣泛應(yīng)用于長水平井段、井斜30度以上造斜井段、摩阻10噸以上、易粘卡井段等各種復(fù)雜井段，操作簡便、效果明顯，在鉆井提速提效方面發(fā)揮出巨大作用。

尹文波介紹，該系統(tǒng)目前已在石化油服（600871）各地區(qū)公司和中國石油安裝配套了92部鉆機(jī)，在勝利東部老區(qū)、蘇北頁巖油、川渝頁巖氣、鄂北致密氣等重點(diǎn)工區(qū)提速降本效果明顯，受到國內(nèi)同行高度認(rèn)可。