钻头“转型”助力非常规油气开发


  近几年,美国等国家的页岩气开采技术成功应用,带来了全球性的能源战略多元化发展,逐渐改变了业界对未来油气资源供需格局的判断。2012年国土资源部油气中心最新研究成果表明,我国页岩气可采资源量为25万亿立方米。在我国页岩气“十二五”发展规划中,2015年页岩气产量将达65亿立方米。

  然而,我国页岩气开发存在成本高、钻井周期长、钻头钻具不配套、压裂技术体系不完善、关键技术由外国公司提供等问题。

  钻头“转型”适应非常规开发

  非常规天然气资源的埋藏、赋存状态与常规天然气资源既有相似之处又有较大差别,主要表现为气藏隐蔽、采收率不稳定、开发技术复杂、开采工艺水平要求高等。

  我国非常规油气钻探的地层条件的复杂性、钻杆受力的多向性,以及孔底环境的恶劣性,对钻探设备(钻机、泥浆泵)、机具(钻杆、钻具、钻头等)、钻井液,以及钻井工艺等提出了较高要求。研制适应性更强的新型钻头,成为当前国内外各大钻头制造企业的重点工作。

  针对不同地区地层的复杂性,以及钻井工艺技术多元化等特点,钻头制造企业不断优化钻头设计方案,加快钻头“转型”,延长钻头使用寿命,提高机械钻速,减少起下钻的次数和纯钻时间,降低钻井综合成本。

  钻头研发不能照搬外国经验

  我国页岩气藏储层条件与美国明显不同。美国的页岩气层埋藏深度在200米~2000米,而我国四川盆地的页岩气层埋藏深度在1500米~4000米;黔、渝、湘等省份页岩层厚度较薄且常呈多层叠置状态,开发难度大。

  我国页岩气开发不宜照搬美国的理论和技术参数,结合我国地质特征实际,研究页岩气开发理论、技术,以及相关装备,是可行之路。

  PDC钻头有望成为页岩气开发的主力钻头

  目前,PDC钻头广泛应用于常规油气勘探开发领域。由于国内常规天然气埋藏深度在1500米~3000米,深度与页岩气埋藏深度差距不大,在页岩气勘探开发中使用PDC钻头,能够提高钻井速度、降低更换钻头频率,大幅提升钻井经济效益。

  页岩层属于中软级别岩层,而PDC钻头在中硬级别以下岩层钻进优势显著。目前,全球消耗的PDC钻头量占钻头总量的比例达65%,而国内PDC钻头市场容量在2011年与牙轮钻头相当。专家预测,PDC钻头逐渐成为页岩气开发的主力钻头是大势所趋。

  一直以来,国内核心油气PDC市场被海外产品占据,相对于进口产品,国产油气PDC在抗冲击性、耐磨性、热稳定性上有差距。为缩小差距,国内各钻头制造企业结合实际进行钻头研发。使用过程中造斜比较好,工具面稳定、机械钻速高。

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