适用于300℃干热岩专用钻井工具

tnt2007 · 发表于 2017-1-25 15:13

我国大陆3000~10000m深处干热岩资源储量折合标准煤高达860×1012t,相当于目前全国年度能源消耗总量的26万倍（摘自《中外能源》 2012年07期《中国地热资源概况》）。

既然地热这么好，那么让我们来看看地热在我国的应用情况：据能源局发布的数据，2015年地热能年利用量为0.2亿吨标准煤。同年我国能源消费总量为43亿吨标准煤，地热能占能源消耗总量的0.47%。从上面的数据可以看出地热占能源的比例不到千分之五，这么好的能源为什么不大力开发呢？

问题在于储存地热的干热岩的硬度和温度。

干热岩是什么鬼？

一般温度大于200℃，埋深数千米，内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体才能成为干热岩。

有的朋友会说，我家乡的温泉不算地热能吗？高效能的地热不是打出来可以洗澡的温泉，温度太低，能量不够，真正有商业价值的地热在干热岩中，也就是至少200℃的岩层。

那么干热岩的通常在哪里呢？答案是花岗岩和玄武岩，这是地球上最硬的2种岩石。有多硬呢？这不重要，重要的是这2种岩石的可钻级别通常是7-10。可钻级别又是个神马东东？大家只要知道，可钻级别每上升一级，钻井的难度就上升一倍。目前常用的钻井提速工具螺杆+PDC钻头适用的可钻级别是5以下，扭力冲击器是7以下，正好不够用。因此干热岩太硬，没有可用的工具开采。

下面再谈谈温度，这个问题就容易多了，上文提到干热岩的温度要在200℃以上，那么传统钻井提速工具能在这个温度下使用吗？答案是：不能。螺杆或扭力冲击器内部均含有橡胶承力构件，橡胶的耐温性决定了这些工具的使用温度通常在120℃以下。因此干热岩温度太高，没有适用的工具开采。

综上所述，干热岩的硬度和温度都远远超过目前常用的钻井提速工具，没有合适的工具，干热岩的开采就无从谈起。

有没有一种钻井工具可以在又热又硬的干热岩地层使用呢？答案是：双摆提速钻具

由位于大港油田的天津景宝中泰科技有限公司研制的双摆提速钻具是干热岩开采的神兵利器，常规型使用温度160℃，高温型可以到300℃。为什么设计温度这么高？easy，双摆钻具没有橡胶承力构件，采用磁耦合传动，耐温的橡胶不好找，耐温的钢铁有的是。硬度嘛，最高在可钻级别10.8的岩石有过成功使用。该钻具目前已经成功应用29井次，最近一次使用效果如下：在2016年乍得BaobabC2-1井，岩层的可钻级别为8.5，使用PDC钻头的效果对比如下表：

井口直径(mm)	PDC钻头型号	入井深度(m)	出井深度(m)	钻头进尺(m)	钻速(m/hr)
216	PDC 101	1405.9	1408.14	2.2	0.17
216	DSR616	1132.00	1143.00	11.0	0.83
216	KM1652	1502.4	1511	8.6	1.15
			平均	7.27	0.72
216	双摆+PDC	630	869.65	239.65	4.43

加了双摆的PDC钻头单只进尺和速度均提升了N多倍。

双摆提速钻具这东西如此神奇，原理是神马？

非常简单-陀螺稳定。双摆就是利用钻井泥浆做动力带动涡轮旋转，涡轮再带动陀螺旋转，从而使钻头能稳定地工作，从而提高钻井速度和单只钻头的进尺。不好理解是吧，再简单点说，过去的钻井工具是滑膛枪，钻头是在井底不规则的晃动，加入双摆钻具后变成线膛枪，钻头的晃动大幅降低，因此钻井效率提升巨大。

该工具已使用的井号如下：

序号	应用地点	井号
1	辽河油田	大51、坨56、双兴1、湾22、湾26、红29、红31、兴西3
2	塔里木油田	中古22-H1、哈得27、热普1401
3	克拉玛依	沙排1井
4	大庆油田	莺深6（40000PSI）
5	玉门油田	鸭溪116
6	中石化西南局	龙岗022-H2、元坝28、元陆30、天兴1、安顺1
7	长庆油田	延884、G28-3、靖70、靖67、延892、莲13、横-15
8	乍得H区块Bongor盆地	Baobab C2-1井、Baobab C1-13
9	大港油田	港深1604井