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高效PDC钻头攻克“卡脖子”地层

  4月14日,中国石油休斯敦技术研究中心的3位技术人员,对比分析着刚从中国石油股份公司重点风险探井角探1井传来的数据,兴奋之情溢于言表:中心自主研发的多棱形Tridon非平面齿PDC钻头,在川中古隆起八角场构造须家河四段致密砂砾岩地层,创下最高机械转速每小时2.99米的新纪录,久攻不下的“卡脖子”环节取得突破性进展。

  这是中国石油勘探继塔里木克深、博孜山前巨厚砾石层、大庆深层火山岩、玉门青西窟窿山构造等之后的又一次重大突破,实现了西南深层天然气钻井提速突破。

  关键核心技术是买不来的。PDC钻头在勘探实践中实现突破,正是中国石油在海外建立的第一个技术研究中心——休斯敦技术研究中心为解决国内油气田勘探开发难题,按照集团公司的战略性安排,充分发挥北美区位优势,潜心研究,历经6年攻关研发的技术成果。目前,中心研制成功的11种尺寸22个型号的PDC钻头系列产品,在现场试验中都取得了良好的应用效果。

  这种Tridon刀锋钻头,以其独特的多棱形设计,将传统的“面接触”创新为“线”+“面”结合综合破岩,多重重力平衡和深度脱钴优化工艺,使其抗冲击性较常规平面齿提高10倍以上,抗磨性提高2至3倍,综合提速50%以上,同比单支钻头进尺提高50%到110%,达到国际领先水平。

  2015年以来,PDC系列钻头已经在国内包括塔里木、大庆、西南、新疆、青海、玉门和国外北美地区完成114井次的现场试验。从西部塔里木山前巨厚砾石层、寒武系白云岩,到东北松辽盆地外围的火成岩、花岗岩,再到西南川渝须家河的“磨刀石”地层等,PDC钻头帮助油气田企业攻克了一系列地质难题,是为我国勘探开发企业量身打造的“工程技术利器”。

  休斯敦技术研究中心自2010年创建以来,就以攻克国内油气田勘探开发关键技术为己任,以研究关键共性技术、前沿引领技术、颠覆性创新技术为突破口,找准国内油气开采的“卡脖子”环节,围绕中国石油主营业务需求,坚持原始创新、集成创新、引进消化吸收再创新的模式。2012年,针对库车山前勘探巨厚砾石层、复合盐膏层的世界级钻井难题,研究中心和塔里木油田合作,以钻头技术研究作为钻井提速的切入点进行攻关。从前期的常规PDC钻头集成创新,到后期的非平面齿设计优化,逐步建立起一套具有自主知识产权,国际顶尖的钻头设计优化、加工制造、实验室测试、现场测试、优化改进的研发系统。同时,带动钻具组合优化设计,钻井参数优选及钻头使用技术规范或推荐做法,形成以钻头应用技术为主的提速技术系列方案。

  截至目前,休斯敦技术研究中心已提交专利申请38项,其中,12项获美国专利授权,1项获国内授权。在钻井提速、完井与压裂、非常规油气藏评价技术等方面取得了一批具有国际水平的技术成果。

  与此同时,休斯敦技术研究中心还利用国际创新资源,搭建国内外创新研发合作平台,与国内外百余家单位、知名大学、独立研究机构、制造测试公司开展广泛合作,推进平台和窗口建设。

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