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21 世紀是一個數(shù)字化、網絡化、信息化的時代。在信息化產業(yè)高速發(fā)展的今天，石油行業(yè)逐漸意識到，數(shù)字化和自動化已經改變了商業(yè)和制造業(yè)等，自己卻被拋在了后面。有人認為，繼十年前改變美國油氣產業(yè)的“頁巖革命”之后，數(shù)字化技術的使用將會成為下一個重大事件，在石油公司和技術服務公司的關注投入下，數(shù)字石油鉆井平臺、未來油田、自動化鉆井等理念開始蓬勃發(fā)展。
 
數(shù)字化鉆井解決方案
 
鉆井工程是一項復雜的工程，從開鉆到完鉆，需要多專業(yè)的技術人員互相配合， 完成多項復雜工作，各個企業(yè)一直在探索如何高效、快速的完成鉆井作業(yè)。斯倫貝謝推出了 DrillPlan數(shù)字化油氣井解決方案，目的是把技術人員從重復性的體力勞動中解放出來，從而把更多精力放在技術方案優(yōu)化和科學化鉆井上。DrillPlan 數(shù)字化油氣井解決方案包括了配備自動化設備的高度機械化鉆機，采用軟件替代司鉆控制鉆機操作，改變了傳統(tǒng)的井隊作業(yè)模式，作業(yè)者和技術服務公司在同一技術平臺實時獲取所有需要的數(shù)據， 整個系統(tǒng)采用循環(huán)運作模式，并且具有自我學習能力，在運行中不斷更新已有數(shù)據， 持續(xù)優(yōu)化方案，一旦發(fā)生偏差，系統(tǒng)會自動糾正，最終目標是始終保持鉆機的高效率運行。系統(tǒng)可以把所有的井場和辦公室連接起來，使地質家和鉆井工程師能夠實時了解施工進度，及時作出科學決策。目前該系統(tǒng)已在北美應用，將方案制定時間由幾周縮短至幾天，大大提高了工作效率。
 
自動化鉆井系統(tǒng)
 
國民油井華高（NOV）公司研制的 NOVOS 自動化系統(tǒng)，能夠按照預先輸入設定的鉆井參數(shù)執(zhí)行，自動控制鉆井設備完成鉆井作業(yè)，直到鉆達設計井深，可以把鉆井工人從繁重的重復性工作中解放出來。鉆井技術員可以全程監(jiān)控并隨時中止自動控制，改為人工操作模式。NOVOS 系統(tǒng)安裝簡單快捷，只需要幾小時就可以安裝應用于現(xiàn)有的鉆機上，也可以與現(xiàn)有的 NOV控制系統(tǒng)完全兼容，執(zhí)行控制、監(jiān)控、優(yōu)化等操作，保持作業(yè)連續(xù)性，提高工作效率，降低非生產時效。目前該系統(tǒng)的陸地版已在美國德克薩斯州西部地區(qū)應用了幾十井次。NOV 公司計劃 2018 年一季度測試該系統(tǒng)的海上版。
 
控壓鉆井非旋轉主動控制裝置
 
隨著油氣勘探開發(fā)向深層、復雜地區(qū)、新區(qū)和深海發(fā)展，由窄密度窗口導致的鉆井安全問題也越來越突出，成為影響鉆井速度提高、制約勘探開發(fā)進程的技術瓶頸?？貕恒@井技術是當今世界鉆井工程前沿技術之一，通過對鉆井壓力的實時監(jiān)測與精確控制，減少井涌、井漏 等 鉆 井 復 雜 情 況， 保 障 鉆 井 安全，是當前解決窄密度窗口鉆井難題的有效手段?？貕恒@井系統(tǒng)與傳統(tǒng)鉆機設備的連接密封關系到鉆井井控安全。
 
AFGlobal 公司推出的NControl 系統(tǒng)可以實現(xiàn)鉆機和第三方控壓鉆井設備的安全連接，大大提高了鉆井作業(yè)安全。NControl 主動控制設備，替代了傳統(tǒng)的旋轉控制頭，它采用不旋轉的液壓密封環(huán)空，同時為井筒內提供回壓。新裝置通過調整施加于密封件的液壓壓力，補償磨損，并容納工具接頭磨損造成的泄漏，當套筒磨損時，膠芯元件主動承壓，不斷調整朝鉆桿壓緊，以保證密封性能。NControl系統(tǒng)采用模塊化開放式設計，能夠與其它鉆井設備相兼容，實現(xiàn)節(jié)流閥的實時控制，根據井筒內壓力變化控制節(jié)流閥的開關度，保證井底壓力恒定。
 
套管自動上扣裝置
 
在 鉆 井 作 業(yè) 中， 鉆 柱 上 卸 扣需 要 多 人， 勞 動 強 度 大、 安 全 風險 高、 工 作 效 率 低。 威 德 福 推 出了 AutoTong 管 柱 自 動 化 連 接 系統(tǒng)。該系統(tǒng)是石油行業(yè)首個具有管柱自動化上扣連接和評價功能的產品。AutoTong 系 統(tǒng) 可 以 根 據 管柱扣型標準自動調整上扣參數(shù)，可實現(xiàn)管柱的一鍵自動化接連，從而減輕鉆臺工人的勞動強度，提高上扣速度。這套系統(tǒng)可以對扭矩參數(shù)進行連續(xù)監(jiān)控，并據此調整管柱的轉速以達到最佳扭矩。系統(tǒng)集成的AutoEvaluate 軟件可以根據系統(tǒng)提供的高精度數(shù)據自動評價接頭的連接質量，不需要人為解釋數(shù)據，有效消除了人為誤差，避免了上扣過緊或不夠的問題，提高了管柱連接的可靠性和工作效率。
 
快速安裝套管頭
 
傳統(tǒng)套管安裝前需要拆卸防噴器，然后必須重新連接，且每個法蘭連接需要 3~4 小時。另外，操作人員還必須等待水泥凝固，才能將防噴器提升并移動到下一個井口設備，手動設置滑動和修整外殼以匹配下一個閥芯，這個過程可能就需要長達 18 小時，而且需要在一個不穩(wěn)定的環(huán)境里進行火焰切割，焊接和研磨。為縮短套管頭安裝時間，Weir公 司 設 計 一 款 新 型 套 管 頭， 它 采用 Seaboard 專利組合式鎖緊環(huán)設計（ULR），內部鎖定密封組件消除了傳統(tǒng)井口設備上的多個泄漏路徑， 減輕現(xiàn)場安裝的工作量和風險。
 
ULR 在單件式外殼內采用了嵌套式系統(tǒng)，縮短了整體堆疊高度，減輕了重量，使安裝更容易，安裝風險更小。技術人員可以使用心軸套管懸掛器，在不需要切割、焊接或研磨的情況下，通過旋轉工作臺和防噴器來下入和連接套管。內部鎖環(huán)組件和油管掛可為每套管柱節(jié)省 6~8 小時。通過快速連接頭，可以比傳統(tǒng)的法蘭連接更快地將井口上的防噴器對準和固定，安裝時間從 2 小時減少到 30 分鐘以內。另外，在恢復操作之前不再需要等待水泥漿凝固。
 
錯列堆疊式防噴器
 
防噴器是控制井內壓力以及防止井噴失控的關鍵設備。傳統(tǒng)的防噴器組合依靠多個閘板堆疊，造成井控裝備尺寸和重量增大，由于鉆臺高度原因導致井口配置的防噴器數(shù)量受限，可能導致鉆具不居中無法正常剪斷等問題。AXON 公司的X-treme 防噴器閘板采用獨特的錯列堆疊設計模式，重量和高度減小25% 以上，提高了產品的剪切性能和安全性，延長了裝備服務壽命，使其可能成為未來油田普遍使用的新一代產品。
 
傳統(tǒng)的閘板防噴器呈線性堆疊，一般排列 2~4 個閘板，AXON 防噴器采用交錯排列模式，這種錯列堆疊的設計，使相鄰的兩個閘板腔之間距離更近，但具有相同的性能和安全性。閘板腔錯列堆疊后，可以同時維護多個腔，而且很容易拆卸內部零件，減輕重量后有利于降低應力水平，從而使防噴器組的整體壽命得以延長。剪切閘板采用新型結構設計，4 個接觸點可在局部區(qū)域產生很大的應力，減小操作所需的壓力，從而可以在低操作壓力下剪斷管柱。這種新型防噴器設計除了保持舊設計的功能參數(shù)外，最大的特點是占用空間更小和重量更輕，降低了高度和重量，設計改造后可以安裝在舊鉆機上。
 
頁巖氣批量化鉆井專用鉆機
 
Drillmec 公 司 研 制 的Striker-800 頁巖氣井鉆機，采用超高標準設計，用于頁巖氣平臺批量化鉆井，可以降低鉆井的盈虧平衡成本。鉆機標準配備包括 41m 高的井架、9.7m 高的鉆臺、360 噸大鉤、500 噸頂驅、1,500 馬力絞車和 1,600 型泥漿泵。該鉆機提升了安全性，同時減少了鉆機搬遷安時間，提高了叢式鉆井的效率和可靠性。
 
鉆機的設備布局采用節(jié)省空間的設計，配備多向移動裝置，能夠滿足 75m×45m井場范圍內不同方向井位的平移要求，提升了多排批量鉆井作業(yè)的效P+E率。井架起升和回收僅采用一次液壓 安 全 起 升 操 作， 頂 驅、 扭 矩 管和輔助管束回路永久安裝在井架下部。另外，該鉆機還集成了井控設備包和智能供電管理系統(tǒng)。該鉆機采用模塊化設計，由多個獨立模塊組成，能夠與其它鉆井設備兼容使用，鉆井承包商可以選取其中一個模塊，如頂驅、泥漿泵等，也可以使用整體設備，滿足承包商的不同需求。