獾式钻探器——不用钻机也能打探井

2008-09-24　　关键字：　　来源：中国石油石化工程信息网

[石油商报2008年9月10日] 长期以来，勘探钻井需要使用陆地钻机或海上钻井平台，还要使用钻杆、泥浆、套管和水泥，造成勘探钻井费用居高不下，勘探风险很大。为了从根本上降低勘探钻井费用和勘探风险，挪威的獾式钻探器公司另辟蹊径，正在试验其獾式钻探器——无钻机井下自动钻探机。概念先进有线“制导”

　　獾式钻探器类似于“有线导弹”或“井下钻井机器人”，主要由以下7部分组成：钻头特制的81/2英寸PDC钻头。

　　钻头失速及钻压控制装置:獾式钻探器靠自重给钻头施加钻压，用该装置来控制钻压和防止钻头失速。

　　井下电动钻具和减速器井下电动钻具用于驱动钻头旋转，减速器用于调节转速，所需电力由地面或海底通过电缆供应。

　　导向工具用于控制井眼轨迹。有线随钻测井系统獾式钻探器携带的大量传感器构成有线随钻测井系统，能连续实时测量大量的钻井工程和地质参数，包括井斜、方位、工具面、工具温度，地层的孔隙压力、破裂压力、温度、孔隙度、渗透率、饱和度和流体流量等。勘探目的完全是通过有线随钻测井系统实现的。所需电力也由地面或海底通过电缆供应。由于通过电缆传输数据，因而数据传输速率比传统的MWD/LWD快若干倍，还能实现双向通讯。电缆存放及施放装置用于存放数据电缆和电力电缆以及随钻施放。

　　岩屑输送及压缩系统主要功能是将岩屑输送到獾式钻探器顶部进行岩屑—液体分离，将岩屑压缩并挤入上方的井筒和地层裂缝及孔洞，及时充填井筒和封固井壁，防止井喷、井漏和井塌。岩屑经液压压缩后的体积肯定大于最初的体积，因此必然有一部分岩屑要被挤入井筒周围的地层裂缝或孔洞中。

　　獾式钻探器的功率为10千瓦，长约25米，设计钻深能力超过3000米。整个系统还包括地面信号接收及传送系统，用于接收井下传感器传输上来的实时信号，并通过卫星传送到总部数据处理中心，同时还能向井下系统发送指令。　　獾式钻探器的操作非常简单。若在海上，可通过一艘补给船将其吊入海中，借助水下机器人安放到海底的开钻位置。接通电源后，靠其自身重量开始自动钻进。獾式钻探器是一次性的，一旦开钻，就不起钻，因为上方井筒被压实后的岩屑所充填。钻达目标后，獾式钻探器留在井底，继续监测地层。据称，因钻头工况得到明显改善，獾式钻探器的设计寿命为2～6个月。

技术难点尚需解决:

　　不用泥浆，如何清洗和冷却钻头，如何避免岩屑的重复破碎，如何提高钻速？

　　无法起钻更换钻头和电动钻具，如何确保它们长时间正常运转？

　　在井下电动钻具驱动钻头旋转的同时，如何防止电缆缠绕？

　　在用岩屑充填井筒的过程中如何有效地保护电缆？

　　如何有效地将富余的岩屑挤入地层中？

　　优势不足天生并存

　　獾式钻探器具有以下明显优势：

　　不用陆地钻机或海上钻井平台。若有电力供应，在陆地不需要井场，在海上开钻前有一艘普通的补给船就足够了，开钻后补给船撤走，不再需要现场操作人员，也不需要后勤保障，还能避开海洋环境对钻井作业的影响。开钻后，可进行全自动钻探和远程监控。

　　不用钻杆，不需要起下钻，也就不需要现场钻井人员。

　　不用泥浆，井筒内无外来流体，岩屑不是返至地面，而是用于充填井筒或被挤入地层裂缝及孔洞，因而无废弃物排放，对环境无污染，也无井喷的风险，也不用担心井漏。

　　地层不会受到伤害，可以及时测得真实的地质信息。

　　不用套管和水泥固井，井筒由压实的岩屑充填和封固，不用担心井壁失稳。

　　可通过电缆实现双向通讯，数据传输量大、质量高、速率快，更有利于及时发现油气，提高探井成功率。

　　可显著降低勘探钻井费用和勘探风险，据称勘探钻井成本只有常规方法的十分之一。

　　钻达目标后，钻探器留在井底，继续监测地层。

　　然而应用獾式钻探器也要考虑到以下因素：

　　钻速慢，钻一口3000米的探井大约需要2～6个月时间。

　　由于所钻井筒被岩屑充填，所以只能作为勘探手段，不能转为开发井，也不能用于钻开发井。

　　无法进行泥浆录井和取心作业，勘探目的只能通过有线随钻测井系统来实现。

　　预计5年投入应用

　　目前獾式钻探器还处于全尺寸样机试验阶段，下一步的研发方向是提高其耐温能力和钻深能力，延长使用寿命。

由于主要采用现有成熟技术，预计这种獾式钻探器将在5年后投入商业应用，并将成为勘探钻井技术的一个新的重大突破和重要里程碑，使勘探钻井进入无钻机钻井和简易自动化钻井时代，彻底改变当前高投资高风险的勘探钻井方式。

友情链接