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国石化石油工程机械公司煤层气钻机运往印尼

概要:  中国石化石油工程机械公司四机厂生产的煤层气钻机将于8月20日运往印尼。随后的3年中,印尼还将陆续从该厂进口煤层气钻机看包装,验收……最近一段时间,从印尼来的煤层气钻机验收人员很忙。“我们花了3年,成功研制出钻井效率高、搬迁速度快、钻井深度可达1000米的地面煤层气专用钻机,首次出口,具有特别的意义。”四机厂负责人说。立项:提高煤层气开发的装备水平煤层气是煤层中自生自储的非常规天然气资源。在煤矿开采业,煤层气(瓦斯)历来被人们看作影响生产安全的因素,成为人们重点防护的对象。近年来,人们发现,这种“有害的因素”完全可以作为新型能源被大规模开发利用。在美国,煤层气工业起步较早,科研人员根据煤层气储层特征、产出机理等方面与常规天然气储层的差异,研究开发出一整套适合煤层气经济开发的钻井完井工艺技术。我国煤层气钻机应用虽然起步较早,但基本用于井下作业领域,用于保证煤矿开采的生产安全。为有效利用现有资源,国家发改委大力倡导开发利用煤层气。资料显示,我国煤层气地质资源储量为36.8万亿立方米,居世界第三位,目前探明地质储量仅为预测储量的0.74%。  国外用于煤层气井的
国石化石油工程机械公司煤层气钻机运往印尼

  中国石化石油工程机械公司四机厂生产的煤层气钻机将于8月20日运往印尼。随后的3年中,印尼还将陆续从该厂进口煤层气钻机看包装,验收……最近一段时间,从印尼来的煤层气钻机验收人员很忙。 “我们花了3年,成功研制出钻井效率高、搬迁速度快、钻井深度可达1000米的地面煤层气专用钻机,首次出口,具有特别的意义。”四机厂负责人说。 立项:提高煤层气开发的装备水平 煤层气是煤层中自生自储的非常规天然气资源。在煤矿开采业,煤层气(瓦斯) 历来被人们看作影响生产安全的因素,成为人们重点防护的对象。 近年来,人们发现,这种“有害的因素”完全可以作为新型能源被大规模开发利用。在美国,煤层气工业起步较早,科研人员根据煤层气储层特征、产出机理等方面与常规天然气储层的差异,研究开发出一整套适合煤层气经济开发的钻井完井工艺技术。 我国煤层气钻机应用虽然起步较早,但基本用于井下作业领域,用于保证煤矿开采的生产安全。为有效利用现有资源,国家发改委大力倡导开发利用煤层气。资料显示,我国煤层气地质资源储量为36.8万亿立方米,居世界第三位,目前探明地质储量仅为预测储量的0.74%。
  国外用于煤层气井的钻机主要是钻进效率高的车载钻井设备。国内用于煤层气的钻机主要有石油钻机、水源钻机和煤田钻机等。实践表明,石油钻机、水源钻机和煤田钻机不能很好地满足煤层气井的钻井作业需要。国内企业开始大量引进国外先进钻井设备,许多厂家也开展煤层气装备的研制工作。 江汉石油管理局与华东石油分公司共同调研,确定了煤层气钻机的总体方案、主要部件的结构形式和整机的技术参数,由四机厂负责钻机的研制,由华东分公司负责研究钻机的配套和钻机的应用技术方案。 2009年4月21日,在湖北省荆州市,石油工程机械公司四机厂与华东分公司就煤层气钻机开发,签订了“地面煤层气钻机开发”项目合作意向书。 攻坚:不断完善设计提升钻机性能 “采用专用的煤层气钻机开采,是煤层气发展的必然方向。使用专用煤层气钻机是提高煤层气开发速度,以及降低开采成本的有效途径。”该项目负责人说。 四机厂结合煤层地理环境和钻井的特点,研制了煤层气钻机。这种新型的钻机,采用全液压顶驱技术,钻井可使用空气、泥浆和泡沫多种循环介质,应用多工艺钻进技术。 为了给煤层气钻机的改进与配套提供依据,2010年9月,四机厂煤层气钻机完成样机试制并进行了厂内试验。2011年5~12月,在贵州省织金县,煤层气钻机进行了工业性试验。织5井是该钻机打的第一口试验井,在钻进过程中,浮动头密封不好、浮动阻力过大、液压管钳易损坏等问题出现。对此,四机厂研发人员通过现场应用情况和数据分析,在第一口试验井完井时,完成了新型结构浮动头和液压特制B型钳的试制,配套完成了钻机参数仪和井架外接电源照明系统的试制。事实证明,在第二口井的试验中,这些设计改进,提升了钻机的性能。 织试1井是该钻机打的第二口试验井,是一口排采试验探井,其钻井、扩孔过程充分体现了专用钻机的优势。该钻机的进给系统具有加压能力,正常最大加压力为140千牛,在织试1井的表层钻进中,由于地层3米以下的石灰岩地层较硬,而开采用的是某种牙轮钻头,需要较大的钻压,钻进才能有效进行。钻机实际加压120千牛,机械钻速达1.37米/时。对普通钻机来说,由于没有加压功能,同时钻铤等加重钻具也没有空间位置加装,无法收到加压的钻井效果。钻机的加压功能在织试1井得到体现。 对比贵州省织金地区来说,普通钻机打织1井的钻速为2.11米/时,打织2井的钻速为1.08米/时,打织3井的钻速为0.81米/时。与普通钻机相比,本专用钻机打织5井的钻速为5.99米/时,织试1井钻速为6.07米/时,机械钻速明显高于普通钻机。 创新:打破技术封锁形成专有技术 油缸、动力头、专用液压阀是地面煤层气钻机的关键部件。“当时我们想从美国引进这些关键部件,但是美国相关企业实行技术封锁,我们必须自己去研究。”四机厂高级工程师李勇说。
  在美国,购买专用液压阀要到专业厂家订制。四机厂研发人员找到美国某专业厂家设在上海的办事处,没想到对方开出了苛刻的条件:1套液压阀定价22万元,四机厂要保证连续3年每年订购20套。 四机厂转而寻求与德国一家公司合作。该阀在德国试制,由于没有条件进行钻机工况试验,液压阀回厂装上钻机后,第一次进行模拟工业性试验,试验结果和理论结果相差甚远。 设计人员根据试验结果,更改阀芯结构的设计方案,对阀芯进行修正加工,前后经过6次试验,生产出了适合国内煤层气开发的液压阀。目前,四机厂在申请液压阀的发明专利。 此后,四机厂研发人员通过研究负载敏感方向流量控制阀,解决系统憋压问题;研究非对称大流量液压系统,掌握液压非对称流量回油控制方法;通过结构优化和受力分析,研制出新型箱式伸缩井架;掌握冲管气、液密封关键技术,研制出新型隔环式动力头密封装置;掌握液压升降同步技术,研制出新型高位自锁液压底盘。这些研究成果,让首台问世的ZJ10CZ煤层气钻机显得“与众不同”。 “未来,我们在提高钻机自动化程度领域,还有很大空间。”项目组负责人说。 目前,为适应不同深度的煤层气开发,合理使用煤层气钻机,该厂以“安全、智能、经济、高效”为设计理念,继续研制不同等级的多种系列煤层气钻机并实现批量生产,为国家非常规油气资源开采做贡献。

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