电机泵旋转导向钻井系统项目目可行性研究报告书

电机泵旋转导向钻井系统项目可行性研究报告

一、申报单位基本情况1、项目申报单位财务状况盘锦辽河油田石油装备有限公司2010年实现收入1.65亿元，利润2299万元。（见附件）2、项目申报单位概况公司坐落于盘锦经济开发区石油高新技术产业园，资产总额1.3亿元，注册资本2000万元，占地面积57000平方米。现有研发设计楼一座，建筑面积1050平方米。公司技术研发人员145人。2010年实现收入1.65亿元，利润2299万元。公司成立以来，以科技为先导，不断加强技术创新和投资建设力度，在保持较快发展建设的同时，也赢得了广泛的赞誉。公司被认定为“辽宁省高新技术企业”，并拥有“省级企业技术中心”，07年科研经费投入829万元，08年科研经费投入950万元，09年科研经费投入1300万元。公司致力于顶部驱动钻井装置的研发、设计、制造与服务，自主研制开发成功DQ－20LHTY、DQ－30LHTY、DQ－40LHTY、DQ－50LHTY、DQ－70LHTY系列顶驱，现已实现规模化生产。交流变频顶部驱动钻井装置被评为“国家重点新产品”；天意牌顶部驱动钻井装置被授予“辽宁名牌产品”称号；交流变频顶部驱动钻井装置获“国家重新产品”、“辽宁省科技成果转化三等奖”；DQ-70LHTY顶部驱动钻井装置已被辽宁省科技成果转化项目所认定；DQ-50LHTY1交流变频顶部驱动钻井装置获“辽宁省优秀新产品奖”；DQ-40DB获得“第六届辽宁省优秀新产品奖”；DQ-40DB获得辽宁省政府颁发的“科技创新三等奖”；顶驱和固控循环系统均获得辽宁省专精特新产品金奖。二、项目基本情况1、项目主要研究内容电机泵旋转导向钻井系统的机械系统研制旋转导向系统总体设计；发电机外套的设计；定位总成的设计；滑动轴成的设计；电子腔密封结构的设计。发电机支撑结构的设计；液压通道的设计；泥浆通道的设计；翼肋的设计；电路结构的设计；各种零部件材料的选择。电机泵旋转导向钻井系统电控系统的研制发电机的研制；整流逆变器的研制；耦合器或滑环的研制；微控线路板的设计；电动机的设计；线路各种接口的设计。电机泵旋转导向钻井系统液压系统的研制微型液压泵的研制；液压传感器的设计；液压阀块的设计；电机泵旋转导向钻井系统信号传输系统的研制耦合器的数字信号传递特性研究；系统与MWD之间的双向信息传输技术研究；数字信号传输系统的硬件、软件和接口技术研究；井上计算机软件的设计。电机泵旋转导向钻井系统与测井系统接口的研制LWD与旋转导向钻井系统软、硬件系统接口的研制；MWD与旋转导向钻井系统软、硬件系统接口的研制泥浆正脉冲发生器研制；井下工程参数测量仪研制。2、项目完成后技术指标（1）适用井眼尺寸8eq\f(1,2)"～9eq\f(3,8)"（2）造斜率0-6°/30m（3）翼肋伸出力范围

0－3T，0～20mm（4）最大钻压

250kN（5）最大工具转速

不低于120rpm（6）最大扭矩（近钻头）

20kNm（7）最高工作温度

125℃（8）最大液柱压力

60MPa（9）最大轴向和横向振动

200m/s2（10Hz－200Hz）（10）抗冲击10g（11）无故障作业时间≥150小时3、项目主要技术难点和创新点电机泵旋转导向钻井系统井下发电机的设计；电机泵旋转导向钻井系统耦合器或滑环的设计；电机泵旋转导向钻井系统定位总成的设计；电机泵旋转导向钻井系统滑动总成的设计；电机泵旋转导向钻井系统液压通道的设计；电机泵旋转导向钻井系统泥浆通道的设计；电机泵旋转导向钻井系统微控线路板的设计；电机泵旋转导向钻井系统线路接口的设计；电机泵旋转导向钻井系统液压阀块的设计；电机泵旋转导向钻井系统与MWD、LWD之间的双向信息传输技术研究。4、国内外发展概况及市场需求分析旋转导向钻井系统是用于石油钻井的地下设备，通过井下闭环控制系统控制井眼轨迹。实现旋转导向。它是一种不起钻机电联作式智能导向石油钻井设备。旋转导向钻井系统是目前国际上最新开发的先进钻井导向工具，是集机、电、液和信息一体化的石油钻井领域的一项前沿的领先技术。应用旋转导向钻井技术可提高钻井效率降低钻井成本；保证井身质量提高钻井安全性；提高井眼轨迹控制精度提高油气采出率；提高井眼轨迹控制灵活性和位移延伸能力降低油气开发成本。我公司研制开发的旋转导向钻井系统采用的是电机泵方案，主要是由发电系统、电力传输系统、机械系统、电动机、液压系统、定位总成、测量系统等构成。在钻井过程中，依靠定位总成上的三个翼肋分别在不同方向上对井壁施加作用力进行导向控制的。通过控制三个支撑翼肋的支出力的大小，实现导向钻进。预期其各项技术指标达到国际先进水平，能够满足复杂工况下钻井条件，提高钻水平井的效率和油层钻遇率，进而提高采收率，可实现钻井技术水平跨越式发展，填补国内空白。其社会效益和经济效益十分重大。电机泵旋转导向钻井系统是为了适应油气勘探开发形势和自动化钻井的需要而发展起来的，可广泛应用于超深井、水平井、大位移井、分支井、位移井等特殊工艺的导向作业，是钻井技术发展的必然方向。具有广泛的市场应用和推广前景。国外在20世纪80年代中期推出的导向钻井技术极大地推动了水平井的应用，但其存在很多缺点和不足，为此于90年代中期开始研制旋转导向钻井系统。该系统具有闭环控制、地质导向、旋转导向、双向通讯等功能，是当今一项尖端的钻井技术，也是斜井、丛式井、水平井等钻井作业的核心关键装备，它使现代钻井控制技术由传统控制发展到数字化控制的新阶段。经过10多年发展，世界上有约10家公司在研制旋转导向钻井系统，但技术领先且商业应用最好的是贝克休斯公司与阿吉普公司合作研制的AutoTrak系统、斯伦贝谢公司的PowerDrive系统、哈里伯顿公司的Geo-Pilot系统。据市场调研，全球利用旋转导向钻井技术钻井进尺每年超过100多万米，其应用呈逐年加速增长的趋势。目前全球只有上述三家公司的旋转导向钻井系统投入商业应用，年收入超过三十亿美元，在我国海上油田也开始推广应用，达150多口井次，总收入超过1亿美元。目前旋转导向的钻井技术被国外大公司垄断。他们不销售、不出租其产品，只自带旋转导向钻井系统提供现场技术服务，处于高度垄断和保密状态。每部日费最高达5万美元。国内近期市场容量为10亿元/年，预测远期市场容量约为30亿元/年。5、目前项目进展情况1、已完成样机的总体设计；2、目前正在进行液压控制系统工程设计，微电机-泵系统控制特性研究，发电机特性研究，及发电机的参数选定；3、滑动轴承已制做完成，完成试验4、定位总成设计完成，完成试验5、电路传输系统完成试验。6、知识产权掌握自主知识产权，申报一项以上发明专利及多项实用新型专利。三、项目可行性分析1、项目资金项目研发经费计划总投资4000万元，目前已累计投入2000万元。自筹3800万元，申请专项资金200万元。资金使用方向如下表。项目经费预算表（单位：万元）序号项目分类数量核算标准核算费用小计1直接材料费原材料183218322仪器设备购置费其它设备及工具210938功能实验台7283试验费厂房建设640740实验用易损件1批204租赁费租用井队及钻井设备5天250270租运费5辆205其它直接费住宿及餐费3070考察费407直接人员费（按工时人数）1001007管理费5050合计400040002、项目实施的可行性分析电机泵旋转导向钻井系统是为了适应油气勘探开发形势和数字化自动化钻井的需要而发展起来的，可广泛应用于超深井、水平井、大位移井、分支井等特殊工艺的导向钻井作业，能够大大提高钻井的效率和油层钻遇率，进而提高油气采收率，并且能够降低钻井成本和勘探总成本，是未来钻井技术发展的前沿和必然方向。目前国外高度垄断，只提供旋转导向钻井技术服务，每部日费高达5万美元。统计预测国内近期市场容量为10亿/年，远期市场容量约为30亿/年。综合目前市场情况，按出租方式，每部日费为8万元，年工作200天计算，实现收入1600万元。如按出售计算，每部单价可达3000万元以上，年销售十台，实现收入3亿元。因此，研制开发电机泵旋转导向钻井系统具有广泛的应用推广前景，经济效益和社会效益十分显著。本项目由辽宁天意实业股份有限公司自主研发设计。我公司注册资本1.9亿元，资产总额11.4亿元，占地面积57000平方米。现有研发设计楼一座，建筑面积1050平方米。企业专业技术人员132人，其中各学科专业技术人员80人，专业检测人员10人，另外还有专业石油装备服务人员50多人。公司不仅拥有较雄厚的资金实力，技术开发与设计实力，并具有良好的经营管理和信誉，社会融资能力较强。特别是通过创新科技研发思路与模式，同时依托中石油，辽河油田公司，中石油长城钻探公司等试验平台与市场资源，可方便进行产品与技术试验及市场推广，并可将该技术风险降至最低。广泛整合国内外先进技术资源与制造能力，可达到以较少投入高效获取最先进制造与配套的能力。综合分析表明，我公司具有较强的项目研发设计与制造可行性。3、预期成果完成电机泵旋转导向钻井系统的基础研究与总体设计，研制出样机，并完成实验室模拟试验与现场应用试验；研制出整套系统的生产工艺技术满足产业化要求，设计使用、操作规程满足现场应用要求；4、推广及应用前景电机泵旋转导向钻井系统的研发满足现代钻井工艺的迫切需求，实现钻井技术数字化、自动化，全面提升石油钻井工艺技术水平，实现钻井技术的质的飞跃，打破国外在这一领域的高度垄断，掌握自主知识产权，并填补国内技术空白。电机泵旋转导向钻井系统能够大大提高钻水平井的效率和油层钻遇率，进而提高采收率，是钻井技术发展的必然方向。国外租金高达5万美金/天。具有很好的经济效益和社会效益。电机泵旋转导向钻井系统是重大石油装备中的一项前沿技术，处于石油装备制造的领先水平，该项目更可直接带动辽宁装备制造业中石油装备制造业的发展。综合目前市场情况，按出租方式计算，每部日费为8万元，年工作200天计，实现收入1600万元。计划国外市场投放5台，国内市场投放5台左右。如按出售计算，每部单价为3000万元，年销售十台，实现收入3亿元。项目具有很好的经济效益和社会效益，产业化前景良好。四、进度安排和实施方式1、项目的实施计划2009年5月—2009年8月项目的前期调研论证2009年8月—2010年3月样机的总体设计2010年4月—2010年8月发电机、液压控制系统设计与研究2010年9月—2010年12月实验室建设和实验社备的安装2011年1月—2011年8月完成样机制做2011年9月—2011年12月实验室模拟试验2012年1月—2011年9月井下现场试验2012年10月—2011年12月组织规模化生产2、实施方式本项目由盘锦辽河油田石油装备有限公司自主研发设计。3、技术路线详见附图一4、项目预期总体目标和阶段目标预期总体目标1、完成电机泵旋转导向钻井系统的基础研究与总体设计，研制出样机，并完成实验室模拟试验与现场应用试验；2、研制出整套产品的生产工艺技术满足产业化要求，设计使用、操作规程满足现场应用要求；3、掌握自主知识产权，申报一项以上发明专利及多项实用新型专利。项目阶段目标2010年阶段目标完成项目的前期论证市场调试设计与开发项目的总体方案2011年阶段目标完成部件的设计与采购部件单个实验达到要求完成样机的组装进行厂内实验，取得技术数据2012年阶段目标进行上井实验达到设计要求井下现场试验组织规模化生产目录1工程概述 11.1设计依据 11.2主要设计原则 11.3设计范围及配合分工 12扎鲁特旗经济发展概况 23工程概况 34设计水平年 45电力系统一次 45.1扎鲁特旗电力系统现况 45.2项目所在地电网概况 55.3工程建设规模 66负荷预测 97工程建设必要性 98满足长期风电供热负荷快速增长的需求 109接入系统方案 1010初步设计说明书 1510.1方案一设计说明书 1510.1.1鲁北66kV变电站增容工程 151设计范围 152站址概况 153工程地质、气象条件 154电气部分 165短路电流计算 186土建部分 187消防 198环境保护 199劳动安全卫生 2010工程投资 2110.1.2鲁南66kV变电站增容工程 211设计范围 212站址概况 223电气部分 224土建部分 335消防 346环境保护 357劳动安全卫生 368工程投资 3710.2方案二设计说明书 371站址概况 372电力系统一次部分 403电力系统二次部分 414电气部分 455土建部分 656消防 707水土保持、环境保护及节能减排 728劳动安全卫生 779方案优化、创新 7710采用新设备、新技术建议 7811专题报告 7812“两型一化”变电站设计导则执行情况 7913变电工