¿Qué tecnologías están disponibles en el campo de la perforación?

1. Plataforma de perforación petrolera

La plataforma de perforación petrolera es un complejo conjunto completo de equipos a gran escala, que es difícil de fabricar y tiene una amplia gama de conjuntos. . Las plataformas petrolíferas utilizadas para la perforación en alta mar también deberían poder soportar duras condiciones naturales, como la corrosión del agua de mar y la erosión de las olas. En la actualidad, Estados Unidos es el país más poderoso en la fabricación de juegos completos de equipos para plataformas de perforación petrolera.

Con el rápido desarrollo de la tecnología de regulación de velocidad de frecuencia variable de CA, las plataformas de perforación con accionamiento eléctrico de frecuencia variable de CA (equipos de perforación de petróleo AC-GTO-AC) están reemplazando a las plataformas de perforación con accionamiento de CC con tiristores existentes y se están convirtiendo en el primer paso. en el desarrollo de productos de reemplazo de plataformas de perforación petrolera en alta mar. En términos de rendimiento de trabajo, la plataforma de perforación con accionamiento eléctrico de frecuencia variable de CA logra un cambio de velocidad continuo, potencia constante y una amplia regulación de velocidad, simplificando la estructura mecánica de la plataforma de perforación y mejorando la capacidad de elevación y la capacidad de manejo de accidentes de la plataforma de perforación. En términos de operabilidad, los motores de CA son de tamaño pequeño y tienen una gran capacidad en una sola máquina, son fáciles de realizar, tienen control inteligente y adaptativo de los cambios externos en la plataforma de perforación y son fáciles de operar y administrar. , La tecnología de conversión de frecuencia de CA en sí tiene una función de protección de seguridad para el motor, es fácil de instalar y desmontar, es conveniente y flexible para moverse y tiene alta seguridad. En la actualidad, todos los principales fabricantes de equipos de perforación del mundo han desarrollado equipos de perforación petrolera de alta potencia con accionamiento eléctrico de frecuencia variable de CA, que están equipados en plataformas de perforación semisumergibles o pozos de perforación con una profundidad de perforación de más de 10.668 metros (35.000 pies). (profundidad de trabajo del agua superior a 2.438 metros o 8.000 pies en un pontón).

Además, también se promocionan y utilizan constantemente nuevas plataformas de perforación hidráulica de petróleo. La nueva plataforma de perforación hidráulica es un nuevo tipo de plataforma de perforación desarrollada por Norwegian Maritime Hydraulics en 1996. Como máquina de elevación, la plataforma de perforación elimina equipos convencionales como el malacate, la torre de perforación y el bloque móvil, y reemplaza el malacate con un cilindro hidráulico de elevación. También reemplaza el enorme compensador de movimiento de la sarta de perforación flotante, lo que reduce en gran medida la calidad de la misma. la plataforma de perforación y los costos de fabricación (según se informa, los costos se pueden reducir en un 30%). Además, la plataforma de perforación se puede combinar con una computadora para mecanizar y automatizar las operaciones de perforación y elevación de herramientas de perforación, reduciendo significativamente el número de operadores.

Actualmente, las plataformas de perforación petrolera con láser todavía se encuentran en la etapa de investigación y desarrollo. La tecnología de perforación láser tiene muchas ventajas incomparables, como la reducción de costos, el aumento de la tasa de penetración mecánica, la mejora del control del pozo, la reducción del tiempo de perforación, el desgaste de la broca y el tiempo de disparo, el control preciso de la perforación y la formación de una piel dura y vidriosa alrededor del pozo, minimizando o minimizando. eliminar la carcasa concéntrica. Se informa que GRI ha cooperado con la Escuela de Minas de Colorado, el Instituto de Tecnología de Massachusetts, la Compañía Lakewood, la Compañía Phillips y la Fuerza Aérea y el Ejército de los EE. UU. para realizar investigaciones conjuntas sobre perforadoras láser y planes para utilizar la perforación láser en el siglo XXI. .

Con el desarrollo continuo de las plataformas de perforación petrolera, los malacates de perforación, las plataformas giratorias, los top drives y las bombas de perforación, que son equipos clave de las plataformas de perforación petrolera, también se han desarrollado rápidamente.

2. Molinete

Para satisfacer las necesidades de la perforación y exploración de petróleo en alta mar en aguas profundas, la capacidad de elevación y la capacidad de perforación de los malacates de perforación también mejoran constantemente.

3. Mesa giratoria y top drive

La mesa giratoria y el top drive son dos dispositivos complementarios en el sistema de rotación del equipo de perforación. Se mejoran gradualmente en la práctica y sus funciones se mejoran continuamente. .

4. Bomba de perforación

Para la perforación en alta mar, especialmente en aguas profundas, las bombas de perforación son equipos clave en los equipos de fluidos de perforación. 265438 A principios del siglo XX, National Oil Well Company desarrolló con éxito una nueva generación de bombas de perforación, la bomba de perforación Hex, que representó la tendencia de desarrollo de las bombas de perforación en el futuro. Esta bomba de perforación está equipada con dos motores de frecuencia variable de CA y seis camisas de cilindro. En comparación con las bombas de perforación tradicionales, tiene las ventajas de un flujo de salida estable, presión ultraalta, caudal ultragrande y tamaño pequeño. Además, el uso de acero de alta resistencia y cerámica resistente al desgaste en el cuerpo de la bomba, el cilindro hidráulico, el pistón y otros componentes de la bomba de perforación puede reducir significativamente el volumen y la calidad de la bomba y extender su vida útil. Este será otro desarrollo de las bombas de perforación en el futuro.

5.5 nueva tecnología. Broca PDC

Para las brocas PDC, lo que se necesita ahora es poder perforar en entornos subterráneos más profundos, duros y anormales, lo que inevitablemente planteará requisitos más altos para la tecnología de perforación moderna. Estas brocas, incluidas las brocas PDC autoafilantes, tienen una gran resistencia al desgaste, lo que puede retrasar el desgaste de la broca. Al mismo tiempo, las brocas livianas pueden perforar formaciones más profundas y duras.

Además, existen brocas PDC resistentes a altas temperaturas.

6. Equipos de control de pozos

Los dispositivos de control de fondo de pozo para perforación deben satisfacer las necesidades de la perforación marina. Si es necesario, el pozo que se está perforando se puede cerrar sin retirar la tubería de perforación. Existe la necesidad de satisfacer presiones operativas crecientes, masa reducida y tamaño reducido; también existe la necesidad de equipos de control de pozos adecuados para nuevas perforaciones bajo balance.

2. Tecnología de perforación

1. Mecánica de pozos de petróleo y gas y control de procesos.

(1) Se está desarrollando en la dirección de la informatización y la inteligencia.

El objetivo final de desarrollo de los sistemas de perforación inteligentes subterráneos son los "robots de perforación subterráneos". Este tipo de robot de perforación subterránea se diferencia de los robots ordinarios: debe poder trabajar de forma eficaz en entornos geológicos extremadamente complejos y en condiciones de trabajo muy duras. Debe poder detectar con precisión el entorno geológico delante y alrededor, así como su propio estado, y luego realizar análisis y decisiones correctos. También debe poder adaptarse automáticamente al entorno de trabajo y correr hacia el "objetivo subterráneo". A lo largo de la "ruta predeterminada" o requisitos para completar la tarea con éxito, los seres humanos le han encomendado la sagrada tarea de explorar y explotar los recursos subterráneos en el sitio. Este robot de perforación subterránea es el núcleo de la perforación automática y será el resultado de una mayor investigación y desarrollo de diversos productos nuevos y de alta tecnología y su integración en miniaturización. Representa la tendencia de desarrollo de la tecnología de perforación futura y se espera que se realice en el futuro. la primera mitad del siglo XXI y alcanzar el nivel de madurez deseado.

(2) Desarrollar en la dirección de una estrecha integración de múltiples disciplinas, mejorar la tasa de descubrimiento de exploración y aumentar la producción y la tasa de recuperación de pozos petroleros.

Tomemos como ejemplo el rápido desarrollo y los pozos horizontales tecnológicamente avanzados de los últimos años. En octubre, la Asociación Estadounidense de Ingenieros de Petróleo y la Asociación de Geólogos aprobaron el plan de diseño y el diagrama de bloques del pozo horizontal. de Geofísicos y Topógrafos con el acuerdo de la Asociación de Analistas de Pozos, el contenido del diseño se completó mediante la cooperación de cuatro departamentos: geología, perforación, zona de pago y contabilidad de costos. La aplicación de la tecnología de pozos horizontales para explorar y desarrollar campos integrados de petróleo y gas es una de las principales tendencias en la aplicación y desarrollo de pozos horizontales en la década de 1990. No sólo puede aumentar significativamente la producción de petróleo, sino también mejorar efectivamente la recuperación de petróleo.

(3) Desarrollar hacia la exploración y el desarrollo efectivos de yacimientos especiales de petróleo y gas.

Los yacimientos especiales incluyen yacimientos de baja permeabilidad, yacimientos de bloques de fallas, yacimientos de petróleo pesado, yacimientos de alto corte de agua y capas delgadas de petróleo. Tomemos como ejemplo los yacimientos de petróleo y gas de baja permeabilidad: entre las reservas probadas de mi país, los yacimientos de petróleo y gas de baja permeabilidad representan el 25% del total de las reservas probadas, aproximadamente el 60% de las reservas recién descubiertas en los últimos 3 a 4 años. Son yacimientos de petróleo y gas de baja permeabilidad. Su baja porosidad y baja permeabilidad hacen que la exploración y el descubrimiento sean extremadamente difíciles, y se producen problemas de daños al yacimiento durante todo el proceso de perforación, terminación y pruebas. Por lo tanto, la investigación y el desarrollo de mecanismos de daño de yacimientos y métodos de evaluación, la química de los fluidos de perforación y la tecnología de protección de yacimientos, y el diseño óptimo y la adaptabilidad de la perforación bajo balance en todo el proceso de maximizar el descubrimiento y la protección de yacimientos son esenciales para la exploración y desarrollo de petróleo y gas especiales El tema central de la ingeniería de perforación tibetana.

2. Flujo multifásico complejo de petróleo-gas y chorro de agua a alta presión

(1) Una comprensión más profunda de la naturaleza del flujo multifásico complejo de petróleo-gas-agua hace que la investigación modelo sea más científica y más cercana a la realidad.

En los últimos años, la investigación sobre la teoría básica del flujo multifásico en el país y en el extranjero involucra principalmente patrones de flujo multifásico, diagramas de patrón de flujo, caídas de presión, contenido de gas de la sección transversal, contenido de líquido de la sección transversal y especiales. accesorios de tuberías. Flujo multifásico, vapor líquido, inyección de vapor y cálculos numéricos, etc. , la investigación teórica se desarrolla rápidamente. Para comprender las características del flujo bifásico de petróleo y gas en pozos horizontales, incluida la caída de presión a lo largo del pozo, la retención de líquido y la salida de fluido del yacimiento, los investigadores llevaron a cabo una serie de estudios experimentales y teóricos y propusieron un cálculo. modelo. Por ejemplo, para estudiar la inestabilidad del flujo bifásico de petróleo y agua en un tubo inclinado, se propuso un modelo transitorio de dos fluidos para simular las condiciones de flujo del flujo en el tubo mediante la medición y el análisis de señales de poro; ondas, turbulencia y relación promedio de vacíos, obtuvimos Características y reglas del mecanismo de conversión de patrones de flujo. Debido a los diferentes patrones de flujo de fluidos multifásicos en diferentes capas del anillo, el cálculo de la presión hidrostática, la caída de presión por fricción y la presión de aceleración es muy problemático. Estos diferentes patrones de flujo y diferentes secciones de pozo requieren diferentes modelos computacionales. Moore Company de Estados Unidos ha desarrollado un conjunto de software de dinámica de fluidos multifásicos para calcular este complejo flujo multifásico, haciendo que la investigación de modelos sea más científica y más cercana a la realidad.

(2) La investigación teórica sobre el flujo multifásico en pozos complejos juega un papel cada vez más importante.

La investigación teórica sobre flujo multifásico en pozos complejos guiará el diseño de secciones de pozos horizontales y la predicción de productividad, el monitoreo en tiempo real de flujos complejos en perforación bajo balance y la preparación de sistemas de software inteligentes para ayudar a los perforadores. monitorear y controlar los parámetros de flujo, optimizar científicamente el diseño del sistema de producción. Se cree que con el desarrollo continuo de la ciencia y la tecnología y la profundización de la comprensión de la naturaleza del flujo multifásico, en un futuro próximo, el conocimiento del flujo multifásico se utilizará para promover el desarrollo de teorías y tecnologías relacionadas con la ingeniería petrolera.

(3) La perforación con chorro de alta y ultra alta presión y la estimulación de la producción se utilizan cada vez más.

Con el desarrollo y el progreso de la teoría, la tecnología y los equipos de chorros de agua a alta presión, seguirán apareciendo nuevos tipos de chorros y se seguirá investigando y comprendiendo la turbulencia de los chorros de alta y ultraalta presión. La dinámica y las leyes de flujo seguirán profundizándose, y el alcance de las aplicaciones y áreas seguirá ampliándose. En la ingeniería petrolera, la tecnología de chorros de alta y ultra alta presión no sólo se utilizará para ayudar en la perforación con rotura de rocas y aumentar aún más la velocidad de perforación, sino que también se utilizará para aumentar la producción de pozos de petróleo y gas, como los hidráulicos profundos. perforación de penetración, fracturación direccional asistida por chorro, minería de microagujeros horizontales radiales, etc. Al mismo tiempo, la tecnología de chorro de agua a alta presión se utiliza cada vez más en más de diez campos industriales como el carbón, la industria química, la metalurgia, la construcción, la maquinaria y la industria militar, como la minería hidráulica del carbón, el corte y perforación, la limpieza y la desincrustación. , etc.