关于UBD钻井设备的文献综述

1、 . . 85/85 HYPERLINK :/ HYPERLINK :/ 更多企业学院：中小企业管理全能版183套讲座+89700份资料总经理、高层管理49套讲座+16388份资料中层管理学院46套讲座+6020份资料国学智慧、易经46套讲座人力资源学院56套讲座+27123份资料各阶段员工培训学院77套讲座+ 324份资料员工管理企业学院67套讲座+ 8720份资料工厂生产管理学院52套讲座+ 13920份资料财务管理学院53套讲座+ 17945份资料销售经理学院56套讲座+ 14350份资料销售人员培训学院72套讲座+ 4879份资料UBD钻井设备文献综述第一部分 旋转控制头(RBOP/R

2、CH)和防喷器1.1 旋转防喷器由主机(旋转控制头)和控制系统组成。研制旋转防喷器有几大难点，主要集中在密封胶芯、旋转动密封与轴承，各自的寿命满足实际应用是保证钻井施工安全的关键。通过大量的元件选型、设计、制造和试验的工作，特别是出厂前的大量模拟欠平衡试验，解决了这些关键问题。选用高技术含量的元件才能设计生产出高技术产品。费时费钱的大量的试验是该旋转防喷器获得初步成功的前提。1.2 旋转防喷系统的结构和工作原理旋转防喷系统主要由旋转防喷装置、润滑/冷却动力装置和远程检测控制装置组成。井眼环空与钻柱之间起封隔作用，并提供安全有效的压力控制，同时具有将井眼返出流体导离井口的作用。1.3 国外主要旋

3、转控制头技术性能表1-1 国外主要被动式旋转控制头技术性能产地厂家型号动压静压最大转速rpm高度mm轴承润滑轴承冷却锁紧装置胶芯数量英国GRANT公司DHS1400型1.755.6100876润滑油无手动锁紧卡箍1或2英国GRANT公司高压型10.5211001422高压油润滑无手动锁紧卡箍1或2美国Williams9000型3.57100927低压油润滑无手动锁紧卡箍1美国Williams7000型10.5211001600高压油润滑水冷单缸液动卡箍2美国Williams7100型17.5351001600高压油润滑水冷双缸液动卡箍2中国SLXFD17.5351501870高压油润滑油冷2中

4、国局FX35-10.5/21型10.5211001560连续润滑水冷手动锁紧卡箍2表1-2 国外主要主动式旋转控制头技术性能产地厂家型号动压静压最大转速rpm高度mm轴承润滑轴承冷却锁紧装置胶芯数量美国Shaffer低压型3.57200914低压脂润滑无丝扣圈、锁销1美国Shaffer高压型PCWD21.0/17.535100/2001244高压油润滑油冷/水冷丝扣圈、锁销1美国Sea-Tech型10.5141001447高压油润滑风冷手动丝扣锁紧胶囊加拿大RPMsystem300型14.0211001016高压油润滑水冷液动锁紧胶囊加拿大RBOP5K24351401130高压油润滑油冷胶囊中

5、国（）FS70/200型5.01001100低压脂润滑无丝扣圈、锁销1加拿大NEOppg型14.0211001448高压油润滑无丝扣2国产旋转防喷器一、FX28-35型旋转防喷器（钻采院）主要参数（1）封井最高工作压力旋转钻进状态：最高17.5MPa静止封钻杆状态：35MPa封零状态：17.5MPa(2)工作转速最高100r/min(3)易损密封件寿命密封胶芯使用一口井以上旋转动密封连续工作120小时以上。设备分布：塔河工区和盆地川西工区。二、XZ1105型旋转防喷器（胜利油田）大修用井口密封设备，可以实现井口密闭循环，防止污油污水人井对地层造成伤害，并能有效防止井喷事故。主要参数1.主要结构

6、参数防喷器高度：525mm；防喷器外径：470mm；适用井口法兰外径：380mm；井口法兰密封垫环：RX-54(参见SY5279.3一91)；防喷器质量：290kg2.主要性能参数最大静密封压力：11MPa；最大动密封压力：5MPa壳体最大承压能力：588kN；适用钻杆直径：73mm；适用方钻杆：89mmx89mm；胶心最大过径：110mm.三、XK系列旋转控制头(旋转防喷器)XK系统（中国，石油管理局）技术参数适用钻具127、89、73 mm钻杆与相应的六方、四方方钻杆适用介质 空气、泡沫与其他各种钻井液可通过最大钻具尺寸196. 8 mm适用井口温度 50KQC180215.90/241.

7、301803759030802030277API11480，15050KQC135152.40/165.001353485230802030106API8980，15050第九部分 连续油管钻井连续管钻井常用于侧钻、小井眼、欠平衡和过油管等作业，并具有明显的经济和作业优势。连续管钻井技术(CTD)的发展和应用始于90年代初，目前仍处于研究和开发的初级阶段。9.1 连续油管欠平衡钻井系统连续油管作业机由注入头、卷筒、液压供给系统组成，并由一个起重装置固定注入头并操作井下工具。所有这些部件都组合安装在作业车上，并可以拆卸单独运输。由于大直径连续油管和注入头的出现，因此适用于进行钻井作业。图9-1

8、常规连续管作业机组成示意图通常在钻井时，至少要有一台连续油管作业机车，三台分别装有起重装置和注入头、控制台和连续油管卷筒、起重机和液压动力设备的作业车。推荐使用自动钻井系统进行连续油管钻井的控制，该系统为一个电动液压控制系统，通过将电动载荷传感器或其他装置发出的信号反馈到控制器，控制注入头运动并保持平稳的钻井状态。与传统的注入头控制相比，该系统给操作人员提供了更强的钻井控制能力，减少泥浆马达的失效现象，并通过维持最优钻井状态提高钻井速度。随着最近几年连续油管钻井业务的迅速增长，连续油管作业机取得了很大的技术改进。一套称之为Transocean Ensign Drilling的连续管钻机是一套设

9、计独特的系统。在该系统中，将连续管滚筒放在注入头上方，这样就不再需要安装导向弯头，并避免了通常在导向弯头处导致的连续管弯曲变形伤害的发生，大大降低了连续管的疲劳伤害。由Schlumberger/Dowell公司研制了一种船载混配型连续管钻机，目前正在马拉开波湖（委）进行钻井作业。BakerHughesINTEQ（BHI）公司针对海上钻井作业研制推出了Copernicus型钻井系统，BHI公司研制的GaMeo钻机和GaMeo钻机目前分别在荷兰和马拉开波湖地面进行钻井作业。贝克休斯公司有3中混合型钻机：G1、G2和G3型。2002年，英国AnTech公司正式推出了COLT钻井系统9，它具有精密的井

10、下测量与控制机构，可以实现随钻定向，解决了连续油管定向难的问题。2001年，日本油气公司对该系统作了现场试验，试钻了一口短半径水平井，钻井液用的是充氮气泡沫，试验初期钻柱振动剧烈，之后优化了钻具的力学特性，有效消除了钻柱振动，顺利钻达靶点。COLT系统在老井侧钻，非常规页岩气、煤层气开发等项目中均有良好表现（图9-3）。图9-2 COLT开发煤层气示意图图9-3 COLT侧钻作业示意图9.2 地面设备连续油管钻井地面设备主要包括连续油管、连续油管作业机、辅助系统、井控系统等几个部分。连续油管目前较常用的三种连续油管制管材料为：碳钢、调质钢以与如钛合金钢等其他材料。连续油管尺寸：1980年代末，

11、连续油管外径已经达到38.10mm（1 1/2in）和44.45mm（1 3/4in），1990年第一条50.80mm（2in）的连续油管制造成功并在一口井中作为完井管柱长期使用，1992年工业性应用连续油管外径达到60.33mm（2 3/8in）。现在已出现的COLT 系统连续油管外径已达2-7/8in。COLT系统所用连续油管直径2in2-7/8in，置7心电缆，用来进行信号传输和电力输送。连续油管主要制造商有：1、Quality Tubing .Inc.-Division of Varco International优质管材公司是一家为连续油管服务部门生产碳钢连续管的公司。该公司年销售额

12、为5000万美元。公司最近推出一种铬合金连续油管，多数情况下这种管材比普通碳钢管材更适合于在海底腐蚀环境下钻井。目前，优质管材公司主要连续油管产品有QT-700、QT-800、QT-900TM、QT-1000和HO-70TM等系列，QT-800 3-1/2连续油管技术参数如表所示。表9-1 QT-800 3-1/2连续油管技术参数表9-2 QT-800系列连续油管价格表2、Precision Tube Technology-Division of Marverick TubePrecision Tube Technology公司是一家为连续油管部门生产碳钢连续油管的公司，也为海上采油提供管线。

13、Precision Tube Technology公司致力于生产优质连续油管与其井下工具，是目前世界上最大的碳钢连续油管生产商。多年来Precision Tube Technology取得了引人注目的成绩，获得一系列第一：世界上在油管磨铣方面第一家取得ISO 9001认证的公司；具备完善的油管检测系统，目前已经开发的包括磁通量检测、激光测试、涡流和超声波测试；第一家（目前仍是唯一一家）具备完整涂层能力的生产商；生产了世界上最重的连续油管，型号为HS80，直径2-3/8，重量92,720 lbs（42,057.08 kg）；生产了世界上最长的连续油管，长30,200 ft（9,204.96 m）

14、，直径2。母公司Maverick管线公司最近收购了Seacat公司，Seacat主要从事海上不锈钢连续油管的生产，壳牌公司是他们的一个大客户。3、Fiberspar Spoolable Products-JV with Halliburton该公司生产碳纤维复合材料连续油管。主要为HALLIBURTON公司“Anaconda”工程提供技术支持，并制造了一种置电力和通信电缆的复合材料连续油管。该公司大量出售2 1/2in（63.5mm）和3 1/2in（88.9mm）复合材料连续管。连续油管地面设备制造商：1、Hydra Rig公司Hydra Rig公司是世界上连续油管设备主要生产商之一，Hyd

15、ra Rig公司生产连续管系统已有10多年的历史，是连续管系统装置主要的供应商之一，其生产的连续管系统装置具有较高的信誉。Hydra Rig公司生产的连续管注入头有多种形式。HR系列连续管注入头包括HR560、HR580、HR635、HR680和HR5100，它们的最大拉力分别是60000、80000和100000lb，可用的连续管尺寸有1 in、1 1/4 in、1 1/2in、1 3/4in、2in、2 3/8 in、2 7/8 in和3 1/2 in。如下表所示。表9-3 Hydra Rig公司注入头性能参数2、Halliburton公司哈里伯顿可设计和生产多种如：Hydra Rig 1

16、5K、Rebound 20K、HES30K/38K、HES60K、HES60K DNV、HES 80K等型号的连续管地面设备。3、Bowen公司美国Bowen公司自1963年就开始研制连续管设备，多年来进行了不断的改进，使产品质量得到了很大的提高。4、DRECO能源服务加拿大DRECO能源服务设计和制造连续管与其配套装置已有多年的历史，其产品质量均满足国际上承认的质量标准的要求（如API、DNV、ISO-9001等）。Dreco公司采用美国国家油井公司技术，生产的新型连续管钻井装置类型较多，适用于陆地、沙漠、浅海和海滩、海洋、极地等各种地区钻井。陆地连续管钻井装置，陆地连续管钻塔，连续管钻井驳

17、船，带井架车装连续管钻井装置，全地形车装连续管钻井装置，拖车装连续管钻井装置，模块式海洋连续管钻井装置。5、Steven & StevensonSteven & Stevenson公司是全球供应连续管系统设备的重要供应商之一，公司生产连续油管作业机，其年销售额为5001000万美元。目前它能提供多种型号的连续管支持装置，如400系列、800系列和2000系列。为完成各种需求，这些设备可安装在拖车上、卡车上或采用撬装结构，既能应用于陆地，也能应用于海洋。400系列和800系列注入头的拉力分别为40000lb和80000lb，可适用外径为3/4in31/2in的连续管，整机重量为4700lb和56

18、00lb。近年来，为了满足连续管钻井和完井对大拉力和大直径连续管的需求，Steven & Stevenson公司开发了2000系列的连续管注入头。其最大提升拉力为200000lb，强行下入能力可达到100000lb，可应用外径为41/2in的连续管。Steven & Stevenson公司也生产压力泵和氮气设备，年销售额约为5000万美元，该公司十几年来一直在生产这些设备，而且世界知名。6、Texas Oil ToolsTexas Oil Tools建立于1978年，主要致力于设计和制造连续油管作业压力控制设备，目前公司已成为世界连续油管压力控制设备主要生产制造商之一。公司总部位于美国德克萨斯

19、州康柔市（Conroe，Texas），在拉斐特、Lousiana、阿伯丁、格兰、迪拜、雅茅斯、英格兰、阿拉伯联合酋长国和新加坡均有分支机构。Precision Tubing Technology公司生产的卷筒报价如下表所示：表9-4 Precision公司卷筒报价7、Crown Energy TechnologiesCrown Energy Technologies公司总部设在加拿大卡尔加里，是生产压裂设备、固井设备和连续油管作业机的主要生产商。年销售额为7500万美元，但连续油管作业机销售额不详。8、National OilwellNational Oilwell年销售额为4500万美元。他

20、们主要出售连续油管作业机、压力泵、氮气与相关设备。注入头连续油管注入头为连续油管起下钻提供了必要的动力。为了准确控制连续油管的运动状态，配备了几个液压装置。这几个液压装置的一个重要作用就是严格控制钻压。因此，全面了解注入头控制和监测系统是钻井作业高效、安全进行的保证。注入头的基本功能有：克服连续油管在井筒的浮力与摩擦力把连续油管下入井中，在不同井况下控制连续油管的下井速度，悬挂油管和加快从井取出连续油管。注入头由油管导向架、链条牵引总成和填料盒组成。链条牵引总成是通过液压驱动反向旋转的双链条夹持油管起下机构，两条牵引链条的驱动链轮分别由两台旋转方向相反的液压马达传动，在牵引链条的外侧嵌装锁式鞍

21、状油管卡子，其轮廓与连续油管的周边线一致，通过一系列的液压作用使管卡压紧在油管上，以产生所需要的摩擦牵引力。注入头顶部装有油管导向架，用于牵引连续油管从卷筒到链条牵引总成的导入与导出。是由一系列与架垂直的滚子集成的弧形架，其弯曲半径约等于卷筒直径。注入头底部，沿连续油管中心线装有液压操作的填料盒（或称为“橡胶刮泥器”），有拼合式弹性元件，当油管通过时压紧油管，使连续油管的外环空与地面隔离。填料盒最小工作压力为34.47MPa，一般设计工作压力达68.95MPa。当条形橡胶刮片在工作中磨损损坏后，即便当连续油管仍悬挂在井时也可以更换。注入头底部还装有载荷传感器，其信号传到控制台，指示油管重量和提

22、升力。作业时，连续油管柱下部可以是开口的，也可以连接井下工具或者其他装置。图9-4 连续油管注入头意图在1970年代和1980年代初，常规注入头的提升能力为1000040000lb。随着连续管口径尺寸的增加，目前注入头的额定提升载荷在60000100000lb。承载能力高达150000200000lb的注入头目前正在开发制造中。以前，每种口径的连续油管要求不同的链轮。现在带有可替换嵌入件的注入头链轮投入应用，从而可使链轮适配于各种不同口径尺寸的连续油管。特殊的嵌入件已经研制推出，从而允许将7 5/8in的接箍连接套管下入井中。表9-5注入头的技术要求卷筒连续油管卷轴由筒芯和边凸缘组成，其作用是

23、保护并存放连续油管，防止连续油管由于过度弯曲疲劳损坏。图9-5 卷筒系统侧视图与正视图卷筒轴是空心的，中间用高压堵头隔离开，轴的一端装有高压气液旋转接头，连续油管经由空心轴与该接头相连，并通过它连接到液体或气体泵送装置上，这样在整个作业期间可以实现连续的泵送和循环。在连续油管与卷轴间安装有一个68.95MPa的关闭阀，以备遇到紧急情况时将连续油管与地面泵送设备隔离开。卷筒的转动由液压马达控制，液压马达的作用是在连续油管起下时在油管上保持一定的拉力使其紧绕在卷筒上。卷筒前上方装有排管器以使油管有序地卷绕在卷筒上，并装有计数器以计量连续油管下入和起出长度。另外，在卷筒上装有液压驱动或块式刹车，其基

24、本功能是当连续油管在卷筒与链条牵引总成间发生断裂时制动卷筒。刹车并非用于防止连续油管的无控制发放，而是施加一定的阻力使卷筒停止转动。一些作业机在液压驱动系统装有一个装置给卷筒施加一定反向拉力使其减速，另外一些作业机则用块式刹车系统，通过液压给卷筒轮毂外缘施加压力使卷筒制动。液压动力装置液压动力系统用来控制作业机全部元件的动作，其操作能力应取决于液压元件的综合要求。对于特定的作业机，基本的动力装置有用于陆上的动力输出系统和自给式海上制动系统。大多数连续油管作业机的标准动力系统是柴油机和水力泵。下图表示的是一个典型的连续油管海上液压动力装置。图9-6连续油管设备的液压动力装置井空设备通常在连续油管

25、钻井时，需要使用两个防喷器，一个用于控制连续油管，一个用于控制井下钻具组合。连续油管防喷器通常由封井头、全封芯子、剪断芯子、带有隔离阀的压井管线、卡瓦芯子和油管芯子等四套液压驱动的防喷器芯子组成，一般额定工作压力为10000psi（68.95MPa），有些连续油管防喷器的额定工作压力能够达到15000psi（103.43MPa）。四套芯子从上向下排列，依次为全封芯子、油管剪断芯子、卡瓦芯子和油管芯子。在剪断芯子与油管芯子之间装有法兰出口，用于井失控时压井。将一个与防喷器额定工作压力相匹配的阀门通过螺丝连接到法兰上，并用高压管线连接到压井管线上。如果需要，通过该阀可以建立液体的循环和反循环。但应

26、注意通过压井管线建立反循环时，由于返出液中含有固相颗粒、岩屑等杂质，会影响芯子的效能。图9-7 连续油管标准防喷器组示意图井下工具组合用防喷器通常由一环空防喷盒、全封芯子、管式芯子与带有隔离阀的钻井四通组成。循环管线只有当循环驱替压井液以与欠平衡钻井时才使用，该管线与一双节流管汇与液压操作的钻井节流阀联接，用于控制液体从井筒的返出速度。连续油管防喷器和井下工具防喷器用法兰或油壬连到一起，有时可在两个防喷器中间安装一个带有隔离阀法兰的三通，以便控制泥浆系统的循环。控制台控制台的设计多种多样，但大多都立足于远程控制，它可以安装在仪表车上或固定在某一装置上，仪表车可根据需要停放在井场上。图9-8 连

27、续油管钻井控制台新型控制台是一个高度复杂和精密的系统。除了能够监测和控制连续油管作业机所有装置的操作，利用控制屏操作卷筒和注入头马达，确定油管的运行方向和操作速度，利用安装在控制台上的控制系统，操纵链条牵引总成、刮泥器、防喷器组的动作，还具有预测连续油管工况和使用寿命、计算水力参数和预测井眼摩擦力等计算能力。控制台上装有全部仪表、开关等，通过中心控制台，可以控制和操作整个连续油管钻井作业过程。连续油管钻井控制台应该具有以下基本功能：控制和监测连续油管钻井的运行；控制和监测井下信息和井下工具；控制井下钻具组合的方向和方位；控制和监测井控设备的运行；控制和监测泥浆泵；监测和记录主要的井眼参数和连续

28、油管参数，包括：井口压力、循环压力、连续油管作用在注入头上的重量以与连续油管下入深度等；远程控制回压；控制和监测地面分离设备。COLT系统地面设备1、地面监控软件只需一台PC机就可以控制整个COLT系统。监控软件综合分析地面与井下信息，并对井下设备进行调控。2、信号接收器它是AnTech公司的专利产品之一（图9-9），用来接收来自井下的信号，经过解调后传输给地面监控软件。它位于卷筒，这种布置易于更换线路。3、深度和钩载传感器深度传感器可以精确测量连续油管下深和下放速度，钩载传感器可测量注入头载荷。图9-9 COLT系统地面设备示意图9.3 井下工具与底部钻具组合连续油管井下工具制造商1、Bak

29、er Hughes INTEQBHI公司提供各种井下动力钻具，包括连续油管钻井。CoilTrak底部钻具组合既能钻井又能评估井眼。其直径为2 3/8in（60.3mm），可钻2 3/4in（69.9mm）3 1/2in（88.9mm）井眼。底部钻具组合通过电缆传输数据，包括方位角、自然伽马和温度，还能测量钻压、环空压力和井眼压力数据。BHI公司用于连续油管钻井的马达是NaviDrll马达。2、Smith International史密斯钻头公司为加拿大钻较浅的天然气井研制了一种非常有效的单锥钻头，该钻头的机械钻速为250米/小时，这意味着钻一口井只需几小时而非几天。该公司已将此钻头在加拿大市场

30、广开销路。该公司对适用于连续油管钻井的钻头已经研究数年。典型井下钻具组合典型的连续油管钻井井下钻具组合如图9-10所示。连续油管不能旋转，因此连续油管钻井是“滑动钻井”，井下钻具组合必须下过直井段和造斜段。连续油管钻井用井下造斜、稳斜工具组合如图9-11所示。定向钻井钻具组合的设计取决于所需造斜率。双弯头式井下工具是通过一个弯壳体将弯头直接连接到钻井马达上部，适用于造斜率比20/30m更大的情况下。单弯头井下工具，无论是采用弯接头还是弯壳体，只适用于造斜率较小的情况下。在定向工具组合中还应包含造斜缓冲器。如果需要，可以使用夹持式或整体翼式稳定器，直翼式稳定器比曲线翼式稳定器滑动容易些。定向钻井

31、和水平钻井都需要有一个测量系统，用于确定井筒相对坐标。导向工具和随钻测量（MWD）系统同样适用于连续油管钻井，这些工具可以为连续油管与定向作业人员提供井斜与方位角等随钻资料。弯接头安装在泥浆马达之上，并沿测量工具轴线与井下工具弯接头连接在一起。一旦能够在钻定向井或水平井时获得了预期的井眼轨迹，应通过对钻具进行数值计算，确定设计出的井下工具组合与连续油管管柱能否达到设计要求的钻井速度。图9-10典型的连续油管钻井井下钻具组合图9-11 连续油管钻井造稳斜、造斜工具组合井下钻井组合的新发展：XL技术公司研制成功了一种用于连续管钻井的电动井下钻具组合。这种连续管电动井下钻具组合与常规连续钻井技术相比

32、有很多优点。其优点主要有：（1）钻头转速不受液体流速的影响；（2）通过高质量的遥测途径可与时反馈准确的数据；（3）钻井总成的可靠性增加了；（4）可反向旋转；（5）可用于欠平衡钻井；（6）钻井液循环与地层压力可以实现动平衡。图9-12第一阶段CTD电动井下钻具组合图9-13 第二阶段CTD电动井下钻具组合该项目第一阶段的任务主要是证实电动连续管钻井作业的可行性，并不要求这套钻具组合具有较高的精密性。尽管这种井下钻具组合完全是根据现有技术制造的，但其试验所取得的成功，使人们相信未来能够开发出一种连续油管钻井作业专用的井下马达。随着这一项目第二阶段和第三阶段研究的进行，通过改进电动马达，使其更好地适

33、应钻井环境；增加传感器，提高测量精度，保证在改变其他钻井参数时维持钻压或钻速恒定，并增加一些简单的井下工具，以进行地质识别；最终实现开发闭环电动钻井系统。通过和一家连续油管钻井公司合作，Anadrill公司已成功地开发出一套VIPER连续管钻井系统，其最显著的结构特征是安装有套管接箍定位传感器和伽马射线传感器（提高井深测量精度）、压力传感器（优化钻井作业）、定向工具（随钻定位）与实时电缆遥测系统。这套系统的井下钻具组合由以下4部分组成：1）用于连续油管和井下钻具组合的钻铤模块（Drilling Head Module），包括湿连接节流阀和电切断部件。2）测量工具，其上下端分别与钻井头模块和定向

34、工具相连。由压力传感器、伽马射线传感器、电缆遥测系统、井眼方向和井斜传感器等组成。利用连续油管压力传感器可测量马达段的钻井液压差，优化马达性能，提高钻井效率，延长马达寿命。测量环空钻井液压力是对欠平衡钻井作业的基本要求，采用环空压力传感器，有助于确保井下始终处于欠平衡状态，对井眼失稳或清洗不良等隐患事先发出警报，并有助于减少井控方面的事故。伽马射线传感器测量结果既可用于地层评价和地质导向，又可识别标志层，有助于井深对比。井眼方向和井斜传感器是在MWD工具中常用的这类传感器的基础上开发的，离钻头6.4m。电缆遥测系统可传送上述传感器的测量数据，也可向井下钻具组合传递地面指令，其数据传输速率当10

35、0KB/s，远远高于钻井液脉冲方法的数据传输速率，而且在任何作业阶段均可以传输数据，与作业流体类型无关。3）定向工具有直流电动马达和传动机构组成。定向工具直接由电动马达驱动，由连续油管的电缆（也用于传输数据）进行实时监控，其所提供的扭矩可达138kgm，足以满足作业要求。借助该工具，井下钻具组合的工具面可顺时针或逆时针转动（角度增幅为1），为定向司钻控制井下钻具组合带来了很大方便。另外，定向工具可连续转动（任何方向），缓慢转动可降低水平井段的井眼弯曲程度，减少起下钻次数，降低摩阻，跳高连续油管的钻深能力。4）导向马达由无磁钻铤动力段和地面可调的弯外壳组成，通过铰接方式与定向工具相连。为解释和处

36、理井下测量数据，在MWD/LWD以与地质导向技术常用软件的基础上开发出与这种新型井下钻具组合系统相配套的地面信息处理系统，有效地结合了传送至地面的定向钻井数据、传感器测量数据、岩石物理数据和地面测量数据。经过处理，可显示在高分辨率监视器屏幕上。这套地面信息处理系统装置可达可小，也可通过卫星进行远程传送。Sperry-sun钻井服务公司为连续管钻井设计了一种新的导向钻具组合。这种导向钻具组合由专门设计的下部阳螺纹泥浆马达和长保径的PDC钻头组成。由于把钻头和马达作为一个系统，克服了定向限制。长保径PDC钻头起一个近钻头稳定器的作用，能大幅度降低振动，提高井眼质量和机械钻速。这种钻具组合的优点就是

37、通过降低振动提高了工具的可靠性和井眼质量。绳索式导向井底钻具组合与相应的钻井服务的诞生为欠平衡钻井、短半径水平井和过油管侧钻提供了一种安全、经济的CTD钻井技术。这种钻具组合主要由三部分构成：（1）一只外径为3 1/24 3/4in钻头；（2）一个性能适宜的导向马达；（3）一组一体化的多功能测量和定方位工具。由于把MWD和钻井技术结合在一起，标准的井下钻具设计能够提高钻井效率。应用大位移井和水平井能够增加油层的泄油面积、增加产量，改善生产管理和提高油田经济效益。在使用CTD钻井时，由于连续管与井眼间的摩擦力，限制了水平位移的增加。针对这种情况，大位移技术公司和Bjrnar公司研制成功了一种降摩

38、阻器。这种降摩阻工具是一种有机械阀的双作用液压缸。它可以使钻具进行微小的往复运动，通过向下方的井下钻具组合和上方连续管传送振动，使连续管产生纵向振动，有效地降低摩擦力，增加连续管的有效长度。全尺寸降摩阻器实验收集到的实验数据证明，降低摩擦力可使钻头的有效钻压增大，因此可提高钻速和水平位移。已证实降摩阻器在600米长的近水平段能降低90的摩擦力，现场实验还证明，降摩阻器能在可控条件下以有效的方式产生振动。美国AnTech推出一种用于在欠平衡状态下钻短半径油气井的COLT连续油管井底钻具组合。这种井底钻具组合采用可间断或连续转动、能够控制钻头方位的电驱式定向装置，在钻造斜段或直井段时,钻头定向装置

39、能随着钻具一起转动。它还装有若干使用缆式遥测装置的传感器,用于将井底情况、钻具工作状态和地质资料实时反馈给钻井工作人员。这些传感器为压力补偿式钻压传感器和井下压力传感器，以与钻头方位传感器和伽玛射线传感器等。井下信息数据被连续不断地传递到地面井底钻具组合显示面板，钻井作业人员可通过分析这些井下信息数据来对钻井作业做出正确的决策。COLT连续油管井底钻具组合采用金属对金属密封圈，并具有一光滑的液体流动通道,可以减轻钻井液流动造成的磨损和振动。COLT系统底部钻具组合新式底部钻具组合（图9-14）自上而下分别是连续油管接头电缆接头电动丢手自然伽马测井与导向一体化短接电力定向短接井下马达和钻头总成，

40、全长31ft，只有普通组合的一半，这样更易于造斜。下面分别介绍各部件：1、电缆接头和连续油管接头电缆接头的可靠性对于连续油管有线作业至关重要。AnTech电缆接头上卸电缆很方便。2、电动丢手AnTech公司的专利产品之一，该装置由电力驱动，在卡钻等复杂情况下可确保连续油管顺利与底部钻具脱开，消除了井压力波动对丢手的影响。3、随钻测量短接可以测量钻压、扭矩、压力、温度和振动情况。AnTech公司应用了特有的压力补偿机制，能够自动消除测量误差。振动传感器可以测量轴向和径向振动幅度。4、信号传输单元该单元具有上传下达的功能，即向上传输井下信号，向下传输控制信号。5、自然伽马测井与导向工具AnTech

41、将自然伽马测井和定向模块集成一体，它可以反馈三轴地磁信号和钻具加速度，准确定位底部钻具。此外测井数据还能反应地质环境，利于实现地质导向。6、电力定向短接它可实现弯角最大为30的弯接头任意定方位，并且在钻进状态下也能完成定向。动力来自电机，不需要液压调控，因此井下马达工作压差的控制相对独立，可以给钻头提供足够扭矩。7、井下马达和钻头COLT系统仍使用标准井下马达和钻头，但是马达和钻头是一体的，没有弯外壳连接。增斜率需要不同的马达和钻头组合。图9-14 COLT系统底部钻具组合示意图9.4 国外新型连续油管钻井设备连续油管钻井极限井深受到注入头提升力和连续油管许用长度的限制。现阶段连续油管钻井主要

42、用于中浅层油气开发，今后的发展趋势肯定是向深层发展，因此就需要更长的连续油管和提升力更大的注入头。与此同时，连续油管钻井需要与时准确的获取井下信息，因此先进的信号传输系统也是必不可少的。近年来，在连续油管、注入头和信号传输方面都有较大的发展，下面将从这三方面具体介绍最新设备。DeepReach连续油管DeepReach连续油管融入了组合管柱的思想，即上部用大直径管，下部用小直径管，呈倒锥形分布。这样能增加连续油管的许用长度，同时降低沿程摩阻。常规连续油管许用长度受到抗拉强度和注入头提升力的限制。然而这种锥形连续油管相比单一大直径油管，其重量要轻得多，并且上部抗拉强度相对较高，许用长度比单一油管

43、要大30%（图9-15）。DeepReach连续油管的配套部件有：转换接头，V-Block夹块，V95K HP注入头，可变径井控装置(承压极限15000 psi)和配套的控制软件等。现阶段DeepReach连续油管还仅限于在连续油管压裂酸化中应用，今后可以将其应用到连续油管钻大位移井中。图9-15 DeepTeach连续油管与常规连续油管下深对比V95K HP连续油管注入头Hallibuton公司在2009年推出一款适合于重型连续油管的V95K HP注入头12。体型小巧(1.151.512.915 m)，上提力可达43091 kg，下推力可达18143 kg，适合于直径为1-1/43-1/2

44、in的连续油管。通过远程液压控制，带有四个自升降腿，可以同时支撑起注入头和防喷器，最大承载13607 kg。安装在每个横梁上的应力传感器可以测得注入头载荷和油管净拉力，并同步在控制台显示屏上显示。V95K HP注入头的夹块是Hallibuton公司的专利产品V-Block，可实现对变径油管均匀加载，一般与DeepReach连续油管配合使用。SLB Orion信号传输平台SLB Orion是斯伦贝新一代信号传输平台13。用于MWD和LWD服务中，可使钻井作业更快更安全。它增加了实时监测曲线和图像的种类，增强了对薄油层的实时测量能力，减少了钻井风险，改善了井底工具的控制能力。该系统在井下使用了新的

45、数据压缩算法和新的信号调制方法，减少了噪音信号，明显提高了数据传输速率；在地面使用了新的信号解调和噪音消除技术，提高了接收微弱信号的能力。Orion系统还提高了与PowerDrive等工具的信号交换能力，使得控制信号能够更快的传达工具。该系统可以在钻速高达250 ft/h的状态下实现每英尺采集两个数据，同时采集60种不同信号（图9-16）。大量的井下信息使得地面做出正确而与时的决定成为可能。图9-16 Orion系统测点数与机械钻速关系图附录附录1：Quality Tubing CT技术参数QT-700 5/8连续油管技术参数外 径壁 厚 径平头管子质量横截面积管体屈服载荷拉伸载荷部屈服压力液

46、压测试压力扭转屈服强度(mm)(in)(mm)(in)(mm)(in)(kg/m)(mm2)(kg)(kg)(MPa)(Mpa)(m-N)15.90.6252.20.08711.50.4510.74594.946705340126.6101.316015.90.6252.40.095110.4350.801102.150205740139103.417015.90.6252.60.10210.70.4210.849108.153206080149.8103.4170QT-700 3/4连续油管技术参数外 径壁 厚 径平头管子质量横截面积管体屈服载荷拉伸载荷部屈服压力液压测试压力扭转屈服强度(m

47、m)(in)(mm)(in)(mm)(in)(kg/m)(mm2)(kg)(kg)(Mpa)(Mpa)(m-N)19.10.752.20.08714.60.5760.918116.957506580105.584.425019.10.752.40.09514.20.560.99126.162107090115.892.726019.10.752.60.10213.90.5461.05213465907530124.899.9270QT-700 1连续油管技术参数外 径壁 厚 径平头管子质量横截面积管体屈服载荷拉伸载荷部屈服压力液压测试压力扭转屈服强度(mm)(in)(mm)(in)(mm)(i

48、n)(kg/m)(mm2)(kg)(kg)(Mpa)(Mpa)(m-N)25.412.20.087210.8261.2641617920906079.263.348025.412.40.09520.60.811.368174.38580980086.969.551025.412.60.10220.20.7961.457185.691401044093.674.954025.412.80.10919.90.7821.545196.8969011070100.480.3560QT-700 1-1/4连续油管技术参数外 径壁 厚 径平头管子质量横截面积管体屈服载荷拉伸载荷部屈服压力液压测试压力扭转屈

49、服强度(mm)(in)(mm)(in)(mm)(in)(kg/m)(mm2)(kg)(kg)(Mpa)(Mpa)(m-N)31.81.252.20.08727.31.0761.61205.1100901153063.350.779031.81.252.40.09526.91.061.746222.4109501251069.555.685031.81.252.60.10226.61.0461.863237.3116801335074.959.989031.81.252.80.10926.21.0321.979252.1124101418080.364.294031.81.2530.11825.

50、81.0142.125270.7133201523087.369.899031.81.253.20.12525.412.237285140301603092.774.1103031.81.253.40.13424.90.9822.379303.1149201705099.679.7108031.81.2540.15623.80.9382.715345.91702019460116.693.3120031.81.254.40.17522.90.92.993381.31877021450131.3103.41280QT-700 1-1/2连续油管技术参数外 径壁 厚 径平头管子质量横截面积管体屈服

51、载荷拉伸载荷部屈服压力液压测试压力扭转屈服强度(mm)(in)(mm)(in)(mm)(in)(kg/m)(mm2)(kg)(kg)(Mpa)(Mpa)(m-N)38.11.52.40.09533.31.312.124270.5133101522057.946.3127038.11.52.60.10232.91.2962.269289142201626062.449.9134038.11.52.80.10932.61.2822.412307.3151201728066.953.5141038.11.530.11832.11.2642.595330.5162701859072.758.21500

52、38.11.53.20.12531.81.252.735348.4171401959077.261.8157038.11.53.40.13431.31.2322.91237118260208708366.4165038.11.540.15630.21.1883.336425209102390097.277.7184038.11.54.40.17529.21.153.6894702313026430109.487.5198038.11.54.80.18828.51.1243.924499.92460028120117.894.22070QT-700 1-3/4连续油管技术参数外 径壁 厚 径平头

53、管子质量横截面积管体屈服载荷拉伸载荷部屈服压力液压测试压力扭转屈服强度(mm)(in)(mm)(in)(mm)(in)(kg/m)(mm2)(kg)(kg)(Mpa)(Mpa)(m-N)44.51.752.80.10938.91.5322.846362.5178402039057.445.9198044.51.7530.11838.51.5143.064390.3192102195062.349.9211044.51.753.20.12538.11.53.232411.7202602316066.253221044.51.753.40.13437.61.4823.445438.92160024

54、69071.256.9233044.51.753.70.14537.11.463.703471.7232102653077.261.8248044.51.7540.15636.51.4383.956504248002835083.366.6261044.51.754.40.17535.61.44.385558.6274903142093.875284044.51.754.80.18834.91.3744.672595.22929033480100.980.8298044.51.755.20.20334.11.3444.997636.53133035800109.287.43130QT-700

55、2连续油管技术参数外 径壁 厚 径平头管子质量横截面积管体屈服载荷拉伸载荷部屈服压力液压测试压力扭转屈服强度(mm)(in)(mm)(in)(mm)(in)(kg/m)(mm2)(kg)(kg)(Mpa)(Mpa)(m-N)50.823.20.12544.51.753.729475233802672057.946.3297050.823.40.134441.7323.978506.8249402851062.349.8314050.8240.15642.91.6884.577583286903279072.958.3353050.824.40.17541.91.655.081647.33186

56、0364108265.6385050.824.80.18841.21.6245.42690.5339803883088.370.7405050.825.20.20340.51.5945.804739.4363904159095.676.44280QT-700 2-3/8连续油管技术参数外 径壁 厚 径平头管子质量横截面积管体屈服载荷拉伸载荷部屈服压力液压测试压力扭转屈服强度(mm)(in)(mm)(in)(mm)(in)(kg/m)(mm2)(kg)(kg)(Mpa)(Mpa)(m-N)60.32.3753.40.13453.52.1074.778608.6299503423052.441.9

57、457060.32.3753.70.145532.0855.145655.4322503686056.945.5488060.32.37540.15652.42.0635.508701.6345303946061.449.1517060.32.3754.40.17551.42.0256.126780.3384004389069.155.3566060.32.3754.80.18850.81.9996.542833.3410104687074.459.5598060.32.3755.20.203501.9697.015893.7439805026080.564.46340QT-700 2-5/8

58、连续油管技术参数外 径壁 厚 径平头管子质量横截面积管体屈服载荷拉伸载荷部屈服压力液压测试压力扭转屈服强度(mm)(in)(mm)(in)(mm)(in)(kg/m)(mm2)(kg)(kg)(Mpa)(Mpa)(m-N)66.72.62540.15658.82.3136.128780.7384204391055.544.4644066.72.6254.40.17557.82.2756.822869427704888062.550707066.72.6254.80.18857.12.2497.29928.6457005223067.353.8748066.72.6255.20.20356.42

59、.2197.823996.5490405605072.858.27940QT-700 2-7/8连续油管技术参数外 径壁 厚 径平头管子质量横截面积管体屈服载荷拉伸载荷部屈服压力液压测试压力扭转屈服强度(mm)(in)(mm)(in)(mm)(in)(kg/m)(mm2)(kg)(kg)(Mpa)(Mpa)(m-N)732.87540.15665.12.5636.749859.7423104835050.740.67850732.8754.40.17564.12.5257.518957.7471305387057.145.78630732.8754.80.18863.52.4998.0371023.9503905759061.449.29140732.8755.20.20362.72.4698.631099.4541106184066.553.29720QT-700 3-1/2”连续油管技术参数外 径壁 厚 径平头管子质量横截面积管体屈服载荷拉伸载荷部屈服压力液压测试压力扭转屈服强度(mm)(in)(mm)(in)(mm)(in)(kg/m)(mm2)(kg)(kg)(Mpa)(Mpa)(m-N)88.93.54.40.175803.159.2581179.4580406633046.937.51322088.93.54.80.18879.33.1249.907126262110