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石油鉆井中渦輪鉆井技術(shù)的應(yīng)用分析

文檔作者：孫運文檔來源：長城鉆探鉆井二公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月24日
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2016 年2 月
油田管理
石油鉆井中渦輪鉆井技術(shù)的應(yīng)用分析
孫運(長城鉆探鉆井二公司,遼寧盤錦124127)
摘要：渦輪鉆井技術(shù)對鉆井提速有著明顯的作用，可以提
高勞動生產(chǎn)效率。目前在國外，渦輪鉆已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒欤?
國內(nèi)，渦輪鉆的生產(chǎn)和研發(fā)以及渦輪鉆井技術(shù)的應(yīng)用依然有著
諸多限制。社會經(jīng)濟的高速發(fā)展需要有強大的能源支撐，渦輪
鉆井技術(shù)適應(yīng)能力強，可推廣區(qū)域廣，同時也更加安全和高
效。加大對渦輪鉆井技術(shù)的研究投入，在當(dāng)今的能源背景下，
顯得十分必要。
關(guān)鍵詞：渦輪鉆井技術(shù)；生產(chǎn)效率；能源；安全高效
隨著科技進步和人民生活水平的不斷提高，人們對能源的
依賴程度越來越高，對能源的數(shù)量、質(zhì)量、成本等因素的要求越
來越高。石油作為工業(yè)時代的主要能源，時至今日仍然有著不
可替代的作用。我國有著豐富的石油資源，已經(jīng)勘探到的石油
儲量位居世界前列。
1 渦輪鉆井技術(shù)的起源與發(fā)展
渦輪鉆井技術(shù)起源于蘇聯(lián)，如今已經(jīng)歷了八十多年的發(fā)展
歷程。隨著技術(shù)的創(chuàng)新和鉆具的改善，其適應(yīng)性不斷增強，如
今已經(jīng)受到世界各國的普遍重視。我國于上世紀(jì)50年代中間
由蘇聯(lián)引進國內(nèi)，并先后在四川等地的油田進行推廣應(yīng)用。八
十年代后期新型鉆具的研究研制工作列入國家級的科研攻關(guān)
項目，對渦輪鉆具的改善與創(chuàng)新一直繼續(xù)，其國產(chǎn)化步伐也一
直沒有停止。
目前我國的蝸桿鉆具發(fā)展比較迅速，許多科研機構(gòu)和研究
場所對渦輪鉆具的研制作出了許多嘗試和努力。例如中國石
油大學(xué)、長江石油大學(xué)等在渦輪鉆具結(jié)構(gòu)性能、使用壽命等方
面都有很大程度的的改善，相關(guān)的科研團隊許多專家通過大量
的實驗探究、理論研究等方式，給渦輪鉆具的完全國產(chǎn)化和實
現(xiàn)自主創(chuàng)新進行著不懈的努力。
2 渦輪鉆井技術(shù)的特點和鉆具類型
2.1 渦輪鉆井技術(shù)的特點
石油工業(yè)不斷發(fā)展，機械化鉆井方式也不斷完善。渦輪鉆
井作為一種效率更高，更安全的石油鉆井方式，有充分的競爭
優(yōu)勢。尤其是最近幾年，在渦輪鉆具的結(jié)構(gòu)性能、壽命長短、鉆
透效果等方面都有相應(yīng)的改善和進步，甚至是突破性的進展。
技術(shù)的進步就意味著成本的降低和效率的提升，相對于其它鉆
井方式，鉆井周期短，能夠極大提高對油田的開采效率。
渦輪鉆井技術(shù)在應(yīng)用過程中，渦輪動力會隨著所鉆的井的
深度下入，這是渦輪鉆井的自身特點，其對地面設(shè)備的功率要
求更大。渦輪鉆具的優(yōu)點包括轉(zhuǎn)速較高、耐疲勞、強度大、適用
性強，可用于各種類型鉆井液體系、耐高溫高壓等。渦輪鉆具
內(nèi)部是一種液體馬達，渦輪鉆具由定子和轉(zhuǎn)子組成，工作過程
中有效利用了鉆井液的壓力作用，由于其通體全是金屬件，輸
出動力強、轉(zhuǎn)速高、不受高溫高壓限制，是深井、超深井、復(fù)雜地
質(zhì)環(huán)境下提速鉆井的重要手段。
2.2 渦輪鉆具類型
渦輪鉆可以將鉆井液的動能轉(zhuǎn)換成機械能，其優(yōu)點十分明
顯，由于鉆桿不動，改善了鉆桿的工作狀況，配合不同的鉆頭使
用，對定向井、直井等都可以達到很好的鉆入效果。渦輪鉆有
結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損部件多，軸承承壓大，轉(zhuǎn)矩小等缺點，為了克服
這些缺點，世界各國也在不斷研制開發(fā)新的鉆具鉆頭，使渦輪
鉆具有低速大扭矩的特點。
隨著技術(shù)的創(chuàng)新，渦輪鉆具的種類越來越多，性能也越來
越穩(wěn)定，不同的類型的鉆具所適用的使用環(huán)境也各不相同。
帶減速器的渦輪鉆具主要應(yīng)用于直井和斜井，減速器對鉆
具的工作效率，提高鉆井壓降程度起到了關(guān)鍵的作用，應(yīng)用鉆
井液壓和水力噴射進行鉆井，高效安全。
定向鉆井渦輪鉆具設(shè)計上非常巧妙，具有多級渦輪組，在
不同的渦輪組直接有扶正器，可以起到很好的調(diào)節(jié)和定向作
用，通常使用金剛石鉆頭和牙輪鉆頭工作。渦輪鉆具的減速器
具有多級密封設(shè)計，保證大壓降環(huán)境下也能夠正常使用。此
外，多個穩(wěn)定器、扶正和校準(zhǔn)裝置保證了鉆頭鉆探過程中的穩(wěn)
定性。
大井眼鉆井渦輪鉆具，其特點就是鉆探孔徑大，可適用于
500mm左右的大直徑鉆探。其葉片可以根據(jù)鉆探環(huán)境需要進
行設(shè)計，葉片上可以加裝校準(zhǔn)器和穩(wěn)定器。
還有渦輪鉆具-定向器、耐高溫高壓渦輪鉆具、小井眼渦輪
鉆具等類型，其設(shè)計和制造均具有很強的針對性和適應(yīng)性，是
對通用性渦輪鉆具方方面面的優(yōu)化，在不同的鉆井環(huán)境中，不
同的鉆探要求下合理選擇和使用，能夠事半功倍。
3 渦輪鉆井技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)該注意的問題
渦輪鉆井技術(shù)在推廣和應(yīng)用過程中，也應(yīng)當(dāng)注意其正確的
使用方法，不同配件的搭配與選擇，從而提高鉆探效率，保護設(shè)
備和人員安全。
渦輪鉆具有不同的類型，相同類型鉆具之間在鉆頭配置、
定向器、調(diào)節(jié)器、扶正裝置等的配置方面也有一些差異，要根據(jù)
不同的鉆探條件和技術(shù)性能要求合理選擇和使用。如新型金
剛鉆頭、高速牙輪鉆頭特別適用于定向井、斜井的鉆探使用。
要能夠根據(jù)破巖要求選擇合適的鉆頭類型，設(shè)置合理的鉆井參
數(shù)，經(jīng)過系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化控制方案，提高鉆井效率和精準(zhǔn)度。
在流體力學(xué)中有相應(yīng)的適用性理論與模型，可以通過計算
確定渦輪葉片的一些性能參數(shù)，借助計算機輔助設(shè)計，就能夠
設(shè)計出具有針對性的鉆頭渦輪葉片。再通過組合設(shè)計方案，對
不同類型的葉片優(yōu)選優(yōu)化，組合搭配，不同的減速器、密封裝置
及機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，優(yōu)化鉆井性能。
4結(jié)語
目前我國的渦輪鉆具研發(fā)速度很快，相應(yīng)的渦輪鉆井技術(shù)
研發(fā)團隊也有一定的規(guī)模，通過不斷的實踐，也在對相應(yīng)的渦
輪鉆具和技術(shù)應(yīng)用進行改善和升級。隨著對渦輪鉆井技術(shù)的
研究不斷深入和持續(xù)的推廣，相當(dāng)大的一部分油田都采用了渦
輪鉆井技術(shù)。與世界先進水平相比，我國的渦輪鉆井技術(shù)的研
究仍有一定的差距，需要不斷地進行新的研究和創(chuàng)新。通過對
渦輪鉆井技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，能夠更好地支持現(xiàn)代化建設(shè)的能
源供應(yīng)，在保證鉆井安全性的同時兼顧工作效率，為國民經(jīng)濟
的發(fā)展作出更大的貢獻。
參考文獻：
[1]李明. 石油鉆井中渦輪鉆井技術(shù)的應(yīng)用探討[J].化工管
理，2015，06.
[2]陳天成. 渦輪鉆井技術(shù)適應(yīng)性分析與應(yīng)用探析[A].鉆采
工藝,2010,11.
[3]解蘭宏. 渦輪鉆井技術(shù)在元壩等重點區(qū)塊的應(yīng)用[J].石油
鉆探技術(shù),2011,11.
[4]胡家森. 渦輪鉆井技術(shù)在四川元壩區(qū)塊的應(yīng)用分析[B]. 石油礦場機械，2015.05. 作者簡介：孫運（1980-），男，漢，陜西，大學(xué)本科，中級職稱，長
城鉆探鉆井二公司，石油鉆井。
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