油用鉆頭鉆具一體化技術(shù)服務(wù)模式探析

胡志坤

摘要： 本文通過分析我國當(dāng)前石油鉆探行業(yè)油用鉆頭的技術(shù)服務(wù)現(xiàn)狀，結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用的目的對(duì)油用鉆頭（鉆具）一體化技術(shù)服務(wù)模式展開研究，為同類企業(yè)優(yōu)化鉆頭鉆具技術(shù)服務(wù)體系提供參考。

Abstract： Based on the analysis of the current status of technical service of oil bit in China's oil drilling industry and the purpose of practical application， this paper studies the integrated technical service mode of oil bit （drilling tool）， which provides reference for the optimization of bit （drilling tool） technical service system of similar enterprises.

關(guān)鍵詞： 油用鉆頭（鉆具）；發(fā)展現(xiàn)狀；一體化技術(shù)服務(wù)體系

Key words： oil bit （drilling tool）；development status；integrated technical service system

中圖分類號(hào)：F124.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）16-0138-03

0 引言

鉆頭作為石油鉆井工業(yè)中必不可少的一種鉆井工具，對(duì)于保障石油開采項(xiàng)目的順利實(shí)施起著至關(guān)重要的作用。從原油的生產(chǎn)成本來看，鉆井成本在其中至少占著30%的比例。要降低石油鉆探成本，就必須選擇合適的鉆頭，并且在作業(yè)中加強(qiáng)鉆頭的維護(hù)與養(yǎng)護(hù)，延長其使用壽命，以提升鉆井工效，達(dá)到節(jié)約成本的目標(biāo)。鑒于此，對(duì)鉆頭技術(shù)加強(qiáng)研究，無疑是石油鉆探過程中最關(guān)鍵的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。本文針對(duì)江鉆油用鉆頭，通過分析我國當(dāng)前石油鉆探行業(yè)油用鉆頭的技術(shù)服務(wù)現(xiàn)狀，結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用的目的對(duì)油用鉆頭（鉆具）一體化技術(shù)服務(wù)模式展開研究，為同類企業(yè)優(yōu)化鉆頭鉆具技術(shù)服務(wù)體系提供參考。

1 油用鉆頭的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 PDC鉆頭切削結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新

從鉆頭切削面的整體結(jié)構(gòu)來看，它不僅致力于鉆探效率的提升，同時(shí)也兼顧了鉆頭的壽命，目前石油鉆探領(lǐng)域技術(shù)最先進(jìn)的PDC復(fù)合片在材質(zhì)設(shè)計(jì)上就充分體現(xiàn)了這兩點(diǎn)設(shè)計(jì)理念。二戰(zhàn)以來，工業(yè)領(lǐng)域在優(yōu)化鉆頭切削結(jié)構(gòu)方面取得了很大的進(jìn)步，客觀上推動(dòng)了PDC鉆頭綜合效率的提升，特別在難以鉆進(jìn)的復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中，其性能優(yōu)勢(shì)被發(fā)揮得淋漓盡致。在我國，出自西南石油大學(xué)科研部的一項(xiàng)新技術(shù)——內(nèi)鑲二級(jí)齒技術(shù)，就大大改善了PDC鉆頭在復(fù)雜鉆地層中的適用性。

1.2 混合切削結(jié)構(gòu)鉆頭技術(shù)

在21世紀(jì)初，在由美國石油工程師協(xié)會(huì)承辦的學(xué)術(shù)交流會(huì)上，其本土企業(yè)休斯公司展示了一種由固定刀翼和固定牙輪混合制作而成的新型混合鉆頭的實(shí)驗(yàn)及相關(guān)應(yīng)用數(shù)據(jù)。該混合鉆頭的固定刀翼使用了固定的PDC齒設(shè)計(jì)，并且用新型硬質(zhì)合金制作配套的牙輪。和普通牙輪相比，在頁巖或塑性地層用混合鉆頭作業(yè)，更容易吃入地層，機(jī)械鉆速會(huì)大幅度提升，鉆進(jìn)速度提高了2倍，工效得到了大幅度提升。

2 新型鉆頭研發(fā)及鉆頭技術(shù)服務(wù)發(fā)展趨勢(shì)

最近幾年，許多以研發(fā)鉆頭、鉆具為主業(yè)的企業(yè)和相關(guān)科研機(jī)構(gòu)都在致力于鉆頭技術(shù)及性能的研究，推動(dòng)了鉆頭的更新?lián)Q代。Hughes公司推出了一種新型鋼齒三牙輪鉆頭。這種FastMax系列的新型鉆頭的葉輪有九排齒，外加一排抗重復(fù)研磨的齒排，在齒排設(shè)計(jì)上采用了由本公司研發(fā)的金字塔狀內(nèi)排齒，齒排表面敷焊了當(dāng)前工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域先進(jìn)的Endurall硬面敷焊材料。該鉆頭在快速鉆進(jìn)方面具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，獨(dú)特的金字塔形齒排具有出色的耐磨性能，能夠?qū)崿F(xiàn)其最大的基礎(chǔ)負(fù)載，并且能有效避免鉆進(jìn)過程中鉆頭泥包的問題。在鋼齒三牙輪鉆頭問世不久，該公司又成功研發(fā)了一種多水眼新型金剛石鉆頭，該鉆頭配備了五個(gè)刮刀片和十九毫米切削齒，鉆頭具有高效率的水力能量，鉆頭在井下能快速破碎井底巖石，并且鉆頭上的金剛石能夠起到快速冷卻的作用。

鉆頭技術(shù)及性能研究的持續(xù)推進(jìn)，使人們開始意識(shí)到，要延長鉆頭壽命，同時(shí)提高其鉆進(jìn)工效，就必須加強(qiáng)創(chuàng)新研究和技術(shù)攻關(guān)。在鉆頭結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)踐應(yīng)用中，根據(jù)工程需要不斷改進(jìn)鉆頭設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)鉆頭耐磨性、齒排韌性及軸承壽命的技術(shù)研究，都是目前鉆頭技術(shù)研究中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，并且未來的許多年間，對(duì)牙齒材質(zhì)、軸承密封技術(shù)的研究，都將是鉆頭技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)。隨著鉆頭的升級(jí)換代和生產(chǎn)成本的降低，金剛石復(fù)合齒將有望取代傳統(tǒng)材料，被廣泛應(yīng)用在牙輪鉆頭上。石油鉆頭技術(shù)的創(chuàng)新集中體現(xiàn)在鉆頭或鉆具技術(shù)、性能及材質(zhì)的更新?lián)Q代上，國際上各大石油鉆探企業(yè)都在致力于新型復(fù)合材料的研發(fā)或技術(shù)改進(jìn)，材料硬度高、使用壽命長始終是鉆頭技術(shù)研發(fā)的關(guān)鍵指標(biāo)。目前我國在鉆頭材料的技術(shù)研究上略遜于一些西方國家，但隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，這一劣勢(shì)必將得到扭轉(zhuǎn)。此外，有效地針對(duì)復(fù)雜地層，鉆頭的選擇以及使用上，鉆頭更有效地在這些復(fù)雜地層鉆進(jìn)，也是未來鉆頭發(fā)展的方向。除了上述的一些發(fā)展方向，我們還應(yīng)該借鑒國外的新型鉆頭技術(shù)、牙輪技術(shù)等，取長補(bǔ)短，集百家之長，有針對(duì)性地應(yīng)對(duì)鉆頭在特殊地層有效地提高鉆進(jìn)效率，提高鉆頭的使用壽命。

3 江鉆油用鉆頭的技術(shù)服務(wù)創(chuàng)新—— 一體化技術(shù)服務(wù)模式

江漢石油鉆頭股份有限公司是亞洲最大、全球第三大石油鉆頭制造商。從1973年開始從事鉆頭生產(chǎn)，至今已有40多個(gè)年頭，產(chǎn)品銷往美國、加拿大、俄羅斯、伊朗、哈薩克斯坦等30多個(gè)國家和地區(qū)。