井下动力钻具的发展及其在推广应用中的问题

井下动力钻具的发展及其在推广应用中的问题

符达良

摘要改革开放以来，我国油气钻井新技术的应用获得重要进展，井下动力钻具，如螺杆钻具和涡轮钻具也获得迅速发展。但这些钻井新技术新装备在推广应用中存在着“瓶颈”问题，主要原因是对新技术和新装备在由科技成果向生产力转化过程中投入资金不足，其次是缺少现代化管理。为解决瓶颈问题，建议企业首先要建立成果转化风险机制，设立成果转化风险基金，其次要设立应用新技术或新装备的奖励基金。

主题词井下动力钻具发展史应用技术管理措施

Development of downhole drill motor and problems with its

application.

Fu Daliang

(Jianghan Petroleum University, Jingzhou City, Hubei Province).

CPM, 1999, 27(12): 1～4

Great progress has been made in the development of new drilling techniques, downhole drill motors, such as screw drill and turbodrill, are developed rapidly since reform and opening to the outside world in China. But there are choke points in the application and popularization of these new techniques owing to insufficient investment for transformation of technical achievements to productivity and lack of modernized management. To solve the problem of choke points, the author suggests that risk system and risk fund for technical achievements transformation be established, and reward fund for the application of new techniques and new equipment be set up.

Subject Concept Terms downhole drill motor developing history application

technical management measure

1997年我国原油的总产量为1.604亿t，随着国民经济的发展，预计到2010年，国内原油生产与需求的缺口将达6～8千万t［1］。面对经济全球化、国内市场国际化这一趋势，油气资源的勘探与开发必然追求投入的高回报与资金的快速回收。一批高效低成本的钻井新技术将会迅速发展，从而推动井下动力钻具的应用。笔者在论述井下动力钻具现状及发展的基础上，指出井下动力钻具推广应用中存在的问题及今后应采取的对策。

油气钻井技术的发展对井下动力钻具的需求

改革开放以来，我国油气钻井新技术的应用获得了重要的进展。定向井、水平井、多分支井技术提高了钻探成功率和效益，推动了井下动力钻具的发展应用。此外，小井眼钻井、套管开窗侧钻、旋转导向钻井、连续油管钻井等技术亦得到

一定程度的开发和利用，也需要井下动力钻具有相应的发展。

目前我国油气钻井成本偏高，建井周期长，转盘钻井的平均机械钻速过低。一些高效钻井新技术装备，例如顶部驱动装置、新型涡轮钻具、高性能长寿命的PDC 钻头等新技术和新装备的开发应用，无疑为提高我国油气钻井的综合技术经济指标起着极为重要的作用。发展深井、超深井与高温、高压、高地应力条件下提高钻井效率的技术也是我国油气钻井发展的趋势。深井的年钻井比例达30％以上，且增长趋势较大，而中深井的数量更大。要改变深井中后 1/3的钻井工作量占全井2/3 的钻井时间的状况，采用井下动力钻具钻井，尤其是推广应用新型涡轮钻井技术，无疑是最经济的选择。

井下动力钻具的新发展

目前，国内外开发和利用的井下动力钻具主要有三种，一是容积式螺杆钻具，二是叶片式涡轮钻具，三是电动钻具。由于结构的改进，新材料和新技术的应用，这三种井下钻具都有各自的优点，在不同时期都得到交替上升的迅速发展。

1.螺杆钻具

我国螺杆钻具依靠引进技术得到了较快的发展，品种规格齐全，除基本上能满足我国的定向、侧钻钻井工艺需要外，还有少量出口。螺杆钻具的优点是：具有低速大扭矩的硬特性；过载能力强，操作方便；结构简单，钻具较短，维修方便。缺点是：需定排量工作，有横向振动；对油基钻井液敏感，不适应在高密度钻井液中工作；橡胶定子耐高温性差，不宜于深井作业。

2.涡轮钻具

涡轮钻具的优点是：具有高速大扭矩的软特性，无横向振动，机械钻速高；全金属的涡轮钻具耐高温，适宜于深井和高温环境下作业；对油基钻井液不敏感，能适应在高密度的钻井液中工作。缺点是：钻具较长，钻头的适用范围小(减速涡轮钻具除外)；安装调整轴向间隙较繁琐。

就涡轮钻井工作量而言，俄罗斯仍占主导地位。随着 PDC和热稳定型金刚石钻头的发展，西方国家近十年来涡轮钻井技术得到了蓬勃发展。西方国家用涡轮钻具钻井一般能节省钻时40％～50％，节约钻井成本1/3［2］。

我国新型涡轮钻具的研究与开发，依靠自己的力量，经过“七五”、“八五”攻关和近几年的多次结构改进，以及反复的室内台架试验和11井次的现场试验，已取得了可喜的成果。试验表明，这种采用新材料和新结构的涡轮钻具，具有中速、大扭矩、较低的压降、轴承组寿命长、现场对接方便和无需调整轴向间隙等优点。尤其是 175 型无橡胶元件的涡轮钻具更适应在深井、超深井和高温条件下作业，其机械钻速为转盘钻井的1.6～4倍，可降低直接钻井成本30％～40％，具有极好的技术经济效益。涡轮钻具快速钻井的势头给现场工程技术人员和钻井工人留下了极其深刻的印象。1998年11月， 175 型全金属无橡胶元件涡轮钻具通过了部级鉴定。专家们一致认为，这种涡轮钻具的结构性能、寿命以及技术经济指标均达到国际先进水平，为推广应用创造了有利的条件。

3.电动钻具

在我国的油气钻井中，使用电动钻具尚属空白。国外以独联体国家使用电动钻具较多。据1990年统计，在所有钻井进尺中，除涡轮钻具钻井占83％的优势外，电动钻具已占1.7％［3］，且局部地区上升较快。例如1996年在巴什吉尔地区，电动钻具钻井已占12％。