旋转钻井技术在1895—1930年间在世界各地广泛使用。到了1950年,大约有一半的钻井都开始使用旋转钻机技术进行钻探。与顿钻钻井相比,其**的长处是速度——旋转钻井技术每天可以钻进几百至数千英尺。
在旋转钻进中,钻井设备配备了一个在顶端安有钻头的长长的钢管。这个钻头旋转着进入地层并形成一个井眼或井孔。这种钻机所配的发动机功率可达约1000~3000hp(750~2200kW)。发动机安装在钻机平台的地板上,带动钻杆旋转。
钻机的旋转系统包括钻柱 (旋转的钻杆、钻头和相关设备)以及“方钻杆”——一节方形的钻杆,由旋转盘带动着旋转。钻杆以经热处理的无缝钢管制成,其标准长度为30ft(9m)。常州钻井为您介绍钻机的接头处有螺纹,以便相互对接,深入井孔。
绝大多数钻头的外形像三个圆锥组合在一起,在每个圆锥的边缘都有齿。钻头在较浅的地层中旋转得较快,而随着钻进深度的加大,旋转速度就会慢下来。钻铤的一些重量加到了钻头上,单位受力为金刚石的每英寸上承压3000~10000psi (8144~ 27142kPa/cm)。每个钻头的平均工作寿命为钻进40~60小时。为了更换钻头 (一个解扣程序),必须将钻杆拔出井孔。
当钻头向下钻进深入到岩石层时,为了清洗并润滑旋转着的钻头,在井孔中有钻井液在循环着。这种钻井液是黏土、配重物、化学添加剂和水或油的混合物,钻井液用泵抽入钻杆,通过钻头进入井孔。据常州钻井了解通过正在旋转的钻杆与井孔的井壁之间的空隙返回地面。被钻下来的地下岩石的岩屑也随着这些钻井液被带出井孔。
除了润滑钻头之外,钻井液还起到了用固体的黏土颗粒 (钻井液饼)加固井壁的作用,这有助于支持松散的地层并封闭岩石的含水层。要经常检测钻井液的浓度、黏度和其他特性。通常,遇到钻井问题需要将大量的化学添加剂 (“小段塞”)加入钻井液。钻井队长是钻井公司的雇员,他与那些船上的船长拥有相似的权力。钻井队长负责所有钻井作业,而且通常整天都工作生活在钻井现场。其他的关键作业者是钻井流体工程师 (“钻井液工程师”——常常是某家石油现场服务公司的代表),负责每支钻井队的交接 (值班),架工是在海上钻井时的装卸工,他负责安装设备及钻机的安装与拆卸。
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