1611米、1839米、2202米、2334米……在塔里木油田,单井单日进尺正不断被刷新。这背后,离不开小钻头的大功劳。
在油气装备领域,小小的钻头有着举足轻重的地位。石化机械全资子企业江钻公司聚焦油气勘探开发主战场,深耕细作钻头领域,形成了牙轮钻头、金刚石钻头和混合钻头三类特色产品,技术整体处于国内领先、国际先进水平,并持续提升钻井提速关键工具与装备一体化解决能力,为保障国家能源安全贡献力量。
牙轮钻头作为江钻公司的主打产品之一,在特殊井、难钻地层、超高温工况等方面占据绝对领先地位,形成了15项核心技术,包括金属密封、梯度硬质合金齿、耐超高温橡胶、耐260摄氏度抗极压润滑脂等。这些技术全面适配高钻压和高转速工况,构建了全球齐全和可靠的轴承技术和密封技术,拥有先进的齿形齿材专利技术,可满足从极软到极硬的各类地层钻井需求。早在2017年,凭借在牙轮钻头领域的显著优势,石化机械被工业和信息化部、中国工业经济联合会确定为第一批制造业单项冠军企业。
自生产线建立以来,江钻公司已累计销售应用超过百万只牙轮钻头。其中,超高速马达系列钻头在大庆流纹岩地层进尺超85米,与进口钻头表现相当;大尺寸混合钻头在库车山前带巨厚砾石层使用寿命超过120小时;桥塞钻头累计钻除桥塞超百万支,创造了单只钻头钻塞262支的世界纪录,成为北美页岩气钻铣桥塞作业的标准配置。
在金刚石钻头方面,江钻公司同样表现出色。在胎体金刚石钻头、钢体金刚石钻头等系列的基础上,该公司创新研制尖脊齿、双倒角等专利异形齿,集成多级破岩技术和高导向技术,推出“先锋”“尖锋”两大异形齿系列产品。这些产品对塑性地层、夹层和硬地层具有良好的适应性,破岩效率及钻头寿命大幅提升,一趟钻作业能力显著增强。
江钻公司的金刚石钻头生产线配备了德玛吉加工中心、智能烧结炉、自动化组焊机器人等设备20余台,生产能力达到8000只/年。“先锋”系列钻头集成斧形齿、三棱齿等高性能异形齿和超深脱钴、多级切削技术,在复杂难钻地层展现出较好的适应性;“尖锋”系列钻头集成快速钻头设计理念及相关专利技术,采用自主知识产权的尖脊齿,切削过程中能量集中程度更高,提高了钻头在由软至中硬地层,尤其是塑性地层的钻进效率。近5年,江钻公司的金刚石钻头累计服务川渝、新疆及海洋等重点工区8000余口井,并在涪陵、川南、塔里木等勘探开发重点区块创下国内各项技术指标616项,形成了工区国产化和标准化的作业方案。
混合钻头也是江钻公司的一大亮点,被誉为我国油气钻井行业的“功勋产品”,在国内外已累计完成超过9000趟次钻井作业。四大功能型“龙”系列混合钻头,可实现由软至硬地层全覆盖,适应性良好,广泛用于软硬交错地层、定向应用、黏滑问题等工况,具有定向工具面稳、造斜率高、穿夹层能力强、使用寿命长等特点,深受市场青睐。
针对复杂难钻地层提速需求,江钻公司首创混合破岩理论,采用“滚动牙轮+固定刀翼”高效破岩结构,兼具金刚石钻头的强攻击性和牙轮钻头的平稳、低扭矩特性,具备长寿命和高机械钻速的卓越性能,同时攻克了防出芯防环磨、高承载镶套轴承、耐超高温密封橡胶、钴相强化硬质合金齿、耐超高温抗极压润滑脂等核心技术,获得国内外授权专利33件,为油气勘探开发提供了有力支撑。
●页岩油气
页岩地层具有非均质性及各向异性特点,在钻井过程中,易发生卡钻、埋钻具等工程事故,且定向过程中钻柱托压严重,钻井轨迹控制难度大。近10年,石化机械江钻公司开发了防卡金刚石钻头、超大扭矩螺杆钻具、减摩降阻配套工具、旋转导向钻井配套工具等一系列创新产品,在各示范区钻井公司共同开展8轮钻井提速工作,形成了针对页岩油气不同工况的标志性产品解决方案。其中,在樊页102井一趟钻进尺504米、机械钻速13.09米/小时,刷新胜利页岩油井二开定向段混合钻头机械钻速最优指标,并连续刷新国内页岩油气最短钻井周期纪录。
●特深层油气
塔里木盆地油气埋藏深,面临超深、高陡、火成岩白云岩地层难钻、超高温等一系列工程难题,对钻头钻具提出了很高要求。
2017年至今,石化机械江钻公司累计参与190余口8000米以深井钻头钻具服务,刷新各类钻井提速指标521项,助力顺北油气田平均钻井周期缩短14%以上;自主研制的9 1/2英寸四刀翼“游隼”KSF快速钻进“先锋”金刚石钻头,匹配自产197大扭矩等应力螺杆,在塔里木热普901H井高效完成二开钻进,单趟进尺5818米、纯钻304.5小时、平均机械钻速19.1米/小时,刷新国内超深井单趟钻最长进尺纪录,树立了“深地工程”钻井提速典范。
钻头:探索油气的先锋
钻头是油气探索的先锋,是科技创新的结晶。
随着全球能源需求不断增长,油气勘探开发日益深入,对钻头的性能要求也越来越高。从传统的牙轮钻头到先进的金刚石钻头,再到结合了新材料、新工艺的复合钻头,每一次技术的革新都意味着钻井效率的提升、成本的降低及作业安全性的增强。本版聚焦国内外油气钻头技术的最新突破,展示相关企业在钻头制造方面的具体实践,希望为未来能源探索之路提供有益的参考和启示。
特色钻头介绍
功能性PDC钻头
超大尺寸井眼钻头
●砾石层提速快
●适用于17 1/2~26英寸超深井大尺寸井眼
硬夹层钻头
●具有多元混合破岩结构,在硬夹层和硬塑性等地层钻井提速明显
●适用于火成岩、砾石层等硬夹层
强研磨地层旋齿PDC钻头
●复合片能自旋转,钻头寿命延长,行程进尺增加
●适用于须家河细砂岩、寒武系白云岩等致密强研磨地层
旋导金刚石钻头
●具有高导向、低扭抗振结构,反扭矩较低,振动小
●常用于页岩油气钻井,匹配旋导工具使用
混合钻头
耐高温混合钻头
●耐245摄氏度高温,定向工具面稳定,轴承寿命长
●适用于深部超高温钻井(175~245摄氏度)