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新型钻杆的开发与应用 —— 系列特殊钻杆的研制与应用

新型钻杆的开发与应用 —— 系列特殊钻杆的研制与应用. 中原管具公司. 二 0 一三年八月. 汇报内容. 一、目前钻井工程对钻具的要求 二、新产品的开发及性能特点 三、现场应用及效果 四、中原管具钻杆生产能力. 一、目前钻井工程对钻具的要求. 随着勘探领域的不断扩大， 深井、超深井不断增多； 井下地质形态越来越复杂，工程技术要求越来越高，井眼条件越来越苛刻，小井眼、大斜度、水平井日益增多； 钻具需要有较高的抗拉、抗扭强度和高抗疲劳强度；其次， 钻井的水力学参数越来越突出——钻杆内沿程压耗大与钻头水马力过小的矛盾日益实出。. 一、目前钻井工程对钻具的要求.

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新型钻杆的开发与应用 —— 系列特殊钻杆的研制与应用

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Presentation Transcript

  1. 新型钻杆的开发与应用 ——系列特殊钻杆的研制与应用 中原管具公司 二0一三年八月

  2. 汇报内容 一、目前钻井工程对钻具的要求 二、新产品的开发及性能特点 三、现场应用及效果 四、中原管具钻杆生产能力

  3. 一、目前钻井工程对钻具的要求 随着勘探领域的不断扩大，深井、超深井不断增多；井下地质形态越来越复杂，工程技术要求越来越高，井眼条件越来越苛刻，小井眼、大斜度、水平井日益增多；钻具需要有较高的抗拉、抗扭强度和高抗疲劳强度；其次，钻井的水力学参数越来越突出——钻杆内沿程压耗大与钻头水马力过小的矛盾日益实出。

  4. 一、目前钻井工程对钻具的要求 钻杆选型原则： 钻具需要足够的抗拉和抗扭强度。超过6000米以上的超深井，钻杆应满足井下复杂时造成的抗拉和抗扭强度。 能够满足钻深与钻机负荷的要求。 钻具应具有良好的抗疲劳性，具有较长的使用寿命。 钻杆接头在满足抗拉和抗扭强度的基础上，外径尽可能小，水眼尽可能大，以解决泵压高、排量小的难题。

  5. 一、目前钻井工程对钻具的要求 研制系列的非API标准钻杆来满足钻井的安全生产和提速提效。 通过水力学计算，和抗拉抗扭强度等确定最优的钻杆管体、接头及水眼的参数。 根据以上参数设计出钻杆管体、接头螺纹和焊接工艺，制造2－7/8〞、3-1/8〞、4〞、5-1/2〞、6〞等系列化非API钻具，达到机械强度和水力参数最优，以适应各种非常规钻井和特殊钻井工艺的实施，为钻井的安全生产和提速提效提供保障。

  6. 汇报内容 一、目前钻井工程对钻具的要求 二、新产品的开发及性能特点 三、现场应用及效果 四、中原管具钻杆生产能力

  7. 二、钻杆新产品的开发及性能特点 非标钻杆的种类及适用范围

  8. 二、钻杆新产品的开发及性能特点 系列非标钻杆性能参数

  9. 二、钻杆新产品的开发及性能特点 6吋钻杆整体结构设计 考虑抗硫接头与管体的抗扭性能相匹配，且满足钻井井身结构要求和良好的水力性能，通过有限元分析，创新设计了双台肩高抗扭接头，其抗扭强度是同尺寸API钻杆接头的2倍。 设计的新型接头螺纹，有效减小了齿底应力集中，疲劳寿命增加了1.5倍。 专利正在申请中。 管体与接头设计表

  10. 二、钻杆新产品的开发及性能特点 非标钻杆设计——接头及螺纹设计 • 接头外径； • 内径； • 长度； • 螺纹联接结构； • 螺纹牙型； • 螺纹锥度； • 接头与管体强度的匹配。

  11. 二、钻杆新产品的开发及性能特点 高抗扭接头的类型 DS DS高抗扭钻杆接头 NT高抗扭钻杆接头 NT

  12. 在API标准接头外螺纹小端和内螺纹各增加一个台肩，即形成双台肩钻杆接头结构。由于增加了一个台肩，使得其工作原理发生了一定的改变。在API标准接头外螺纹小端和内螺纹各增加一个台肩，即形成双台肩钻杆接头结构。由于增加了一个台肩，使得其工作原理发生了一定的改变。 主台肩 副台肩 二、钻杆新产品的开发及性能特点 DS高抗扭钻杆接头 图1 双台肩钻杆接头示意图

  13. 由于双台肩钻杆接头工作原理的变化，使得它比常规的或API标准接头具有更高的抗扭强度。大内径的双台肩钻杆接头可以提高水力效率、增强结构的整体性能、提高钻进速度、减少钻杆水蚀产生的疲劳断裂和井下故障。由于双台肩钻杆接头工作原理的变化，使得它比常规的或API标准接头具有更高的抗扭强度。大内径的双台肩钻杆接头可以提高水力效率、增强结构的整体性能、提高钻进速度、减少钻杆水蚀产生的疲劳断裂和井下故障。 DS双台肩钻杆接头不仅提高了接头的抗扭强度，再且可以与相应的API工具接头进行互换。 二、钻杆新产品的开发及性能特点 DS高抗扭钻杆接头

  14. 二、钻杆新产品的开发及性能特点 DS高抗扭钻杆接头 DS与API扣型互换表

  15. 二、钻杆新产品的开发及性能特点 DS高抗扭钻杆接头

  16. DS高抗扭钻杆接头 DS与API工具接头抗扭强度对比表(单位:英尺.磅) 140000 120000 100000 80000 API DS 60000 40000 20000 0 NC38 NC40 NC50 5-1/2FH 二、钻杆新产品的开发及性能特点 DS与API工具接头抗扭强度对比表

  17. NT高抗扭钻杆接头 二、钻杆新产品的开发及性能特点 • 双台肩螺纹联接结构； • 螺纹锥度更小； • 接头外径较小； • 接头内径更大； • 抗扭强度更高； • 与API接头不能互换。

  18. NT高抗扭钻杆接头 二、钻杆新产品的开发及性能特点 NC50 DS50 NT52 NC38 DS38 NT39 127X61.9 168X88.9 钻杆接头抗扭强度对比表

  19. 二、钻杆新产品的开发及性能特点 4“NT39钻杆 6"井眼中3-1/2 " API钻杆和4 " NT39钻杆循环压耗对比

  20. 二、钻杆新产品的开发及性能特点 3-1/2”S135与 4S135NT38水力性能对比表

  21. 二、钻杆新产品的开发及性能特点 3-1/2”S135与 4S135NT38水力性能对比表

  22. 二、钻杆新产品的开发及性能特点 5”S135NC50、5-1/2”S135FH55、 5-1/2”S135NT55水力性能对比表

  23. 二、钻杆新产品的开发及性能特点 深井用钻杆水力参数对比 • 计算参考：井眼311.15，井深2000米，泥浆密度：1.95，粘度80S，泥浆泵排量50L/s。

  24. 二、钻杆新产品的开发及性能特点 非标钻杆设计——管体及加厚区 腐蚀疲劳裂纹容易发生处

  25. 内加厚部位技术要求：平滑过渡、过渡带长度≥130mm、圆弧半径R≥300mm时应力集中最小，可以有效地降低因管端加厚处壁厚变化造成过大的应力集中，减少该部位刺穿、断裂，从而延长钻杆疲劳寿命。内加厚部位技术要求：平滑过渡、过渡带长度≥130mm、圆弧半径R≥300mm时应力集中最小，可以有效地降低因管端加厚处壁厚变化造成过大的应力集中，减少该部位刺穿、断裂，从而延长钻杆疲劳寿命。 二、钻杆新产品的开发及性能特点

  26. 二、钻杆新产品的开发及性能特点

  27. 二、钻杆新产品的开发及性能特点

  28. 二、钻杆新产品的开发及性能特点 超高韧钻杆钻杆开发

  29. 二、钻杆新产品的开发及性能特点 超高强度钻杆钻杆开发——TP150D钻杆

  30. 二、钻杆新产品的开发及性能特点 超高强度钻杆钻杆开发——TP165D钻杆

  31. 汇报内容 一、目前钻井工程对钻具的要求 二、新产品的开发及性能特点 三、现场应用及效果 四、中原管具钻杆生产能力

  32. 三、现场应用与效果 为满足新型钻井工艺已经开拓市场的需要，管具公司目前主要开发出了2-7/8″小接头钻杆、3-1/8 ″直联性钻杆、4 ″小接头钻杆及5-1/2 ″大水眼钻杆。

  33. 三、现场应用与效果 钻杆应用 1 Ф73直连型钻杆可进行正常钻井和钻水泥塞施工。

  34. 钻杆应用 2 三、现场应用与效果 Φ80特殊钻杆为5-1/2套管深井侧钻的必要工具。

  35. 三、现场应用与效果 27/8″和31/8″两种规格的直连型钻杆，为解决了小井眼深部侧钻井循环问题压耗高的难题提供了技术支持。

  36. 三、现场应用与效果 钻杆应用 3 4"HT39钻杆的应用 通过水利学计算，在6in井眼特殊环境下，使用4in NT39高抗扭接头钻杆总压耗仅为使用4in API N40接头钻杆48.3%；是使用3-1/2 in API NC38接头钻杆总压耗的30.3%，降压耗明显。

  37. 三、现场应用与效果 钻杆应用 4 5-1/2" DS54钻杆钻杆的应用 中原塔里木70801钻井队顺南4井在三开钻进过程中使用139.7mm双台肩钻杆自3700m钻进至6300m，在实际施工中与常规钻具相比较存在以下优点： • 139.7mm双台肩钻杆内径89mm，相较常规钻具76mm内径，有效降低了钻具的循环压耗，在施工中可以采用更大排量进行施工，能更好地保障井下安全。在实钻过程中，排量为40L/s，立压在20MPa，相比同类型井眼使用常规钻具立压低3MPa左右。 • 双台肩设计使的应力分布更均衡，在扣的两端都能分担载荷，由于降低了应力集中，提高了抗疲劳性，可延长了其使用寿命。

  38. 三、现场应用与效果 非标钻杆在使用中存在的问题 • 成本较高 • 维修难度大 • 使用寿命较短 • 管理难度大

  39. 汇报内容 一、目前钻井工程对钻具的要求 二、新产品的开发及性能特点 三、现场应用及效果 四、中原管具钻杆生产能力

  40. 四、中原管具钻杆生产能力 2011年，经集团公司立项，与美国IFW公司联合研制了HIWC160t惯性摩擦焊机，建立了一条技术先进、工艺完善的钻杆摩擦焊生产线，可生产23/8″～51/2″范围的API标准钻杆,及31/8″、4″等非标钻杆，年生产能力达3万吨。

  41. 四、中原管具钻杆生产能力 技术研发力量 中原管具公司建立了一支专门的研发队伍,成立了管具技术研究所，拥有教授级高工2名，高级工程师5名，博士生2名，工程师6名。培养了一支高技能队伍，拥有高级技师6名，技师18名，高技能操作人员120名。 钻杆生产人员组成

  42. 四、中原管具钻杆生产能力 钻杆生产工艺流程

  43. 四、中原管具钻杆生产能力 齐全的检测设备 为保障钻杆生产质量，建立了企业质量检测中心，中心拥有真空直读光谱仪、微机控制电液伺服液压万能材料试验机、夏比冲击试验机、奥林巴斯金相显微镜和图像分析仪等先进理化试验设备，保证理化性能试验的准确性。

  44. 四、中原管具钻杆生产能力 完善质量保证体系 决定钻杆优异品质的关键技术和工艺为： • 管体与接头材质优选 • 管端过渡带加厚技术 • 钻杆摩擦焊接与热处理质量保证 摩擦焊接 焊区热处理 性能检测 压弯试验 无损探伤 成品检测

  45. 四、中原管具钻杆生产能力 为提高钻杆生产质量，采用国际质量管理体系，从原料到成品的每一环节均有具体的质量要求和作业指导书，采用先进的检测手段和方法进行严格的控制，确保了质量水平的稳定， 2012年获得美国API 5DP认证。

  46. 四、中原管具钻杆生产能力 自新生产线投产以来，中原管具公司共生产27/8″～51/2″规格的钻杆3万余根，应用于新疆、西南、陕北、东北、江苏、冀东、内蒙、中原等国内油区，钻井深度最深达到7245米，完全能够满足国内、国际市场需要。

  47. 汇报完毕 谢 谢

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