석유 시추 기술

2007년 1월 29일자 '중국토지자원신문' 3면에는 '새로운 지구 조향 시추 시스템이 성공적으로 개발됐다'는 소식이 게재됐다. 이 시스템은 시추 중 새로운 포지티브 펄스 무선 경사 측정 시스템, 측정 전송 모터 및 무선 수신 시스템, 지상 정보 처리 및 의사 결정 시스템의 세 가지 하위 시스템으로 구성됩니다. 측정, 전송 및 안내의 세 가지 주요 기능이 있습니다. 개발 과정에서 4번의 지구 조향 시추 실험과 수평 유정 시추에 대한 산업적 응용이 성공적으로 수행되었습니다. 이 성과의 달성은 우리나라 방향성 시추 기술의 획기적인 발전을 의미합니다.

2.3.1.1 지오스티어링 드릴링 기술

지오스티어링 드릴링 기술은 1990년대에 개발된 최첨단 드릴링 기술로, 드릴링 시 방향 측정 데이터를 활용하고 드릴링 시 형성하는 것이 핵심입니다. 인간-기계 대화를 통해 유정 궤적을 제어하기 위해 유정 로깅 데이터를 평가합니다. 일반적인 방향성 시추 기술과의 차이점은 미리 설계된 유정 궤적에 따라 시추하는 것이 아니라 유정의 실제 지질학적 특성을 이용하여 유정 궤적을 결정하고 제어한다는 점입니다. 지오스티어링 시추 기술은 유정 궤적을 지층 경계면과 지층 유체 경계면을 피하고 항상 생산 층 내에 있도록 만들 수 있으므로 하향공 굴착 도구를 정확하게 제어하여 최상의 지질 목표에 도달할 수 있습니다. 지오스티어링 시추를 실현하기 위한 몇 가지 핵심 기술로는 시추 중 측정, 시추 중 로깅 기술, 회전 조향 폐쇄 루프 제어 시스템 등이 있습니다.

시추 중 측정(MWD)의 두 가지 기본 작업은 유정 기울기와 시추 방향을 측정하는 것입니다. 다운홀 부분은 주로 프로브 파이프, 펄서, 파워 니플(또는 배터리 배럴) 및 바닥 구멍 드릴링 압력으로 구성됩니다. 하위 섹션으로 구성되어 있으며 프로브 튜브에는 경사도, 방향, 온도, 진동 센서 등 다양한 센서가 포함되어 있습니다. 프로브 튜브의 마이크로프로세서는 다양한 센서의 신호를 증폭 및 처리하고 이를 10진수로 변환한 다음 2진수로 변환하고 모든 데이터를 사전 설정된 코딩 순서에 따라 정렬합니다. 펄서는 펄스 신호를 전송하고 접지 명령을 수신하는 데 사용됩니다. 지상과 지하의 양방향 통신을 구현하고, 지하 데이터를 실시간으로 지상으로 전송하는 유일한 채널입니다. 지하 전력 부품에는 다양한 지하 센서 및 전자 부품에 전력을 공급하는 데 사용되는 리튬 배터리 또는 터빈 발전기가 포함됩니다. 하단 구멍 무게 서브 조인트는 하단 구멍 무게와 하단 구멍 토크를 측정하는 데 사용됩니다.

LWD(로깅 중 시추 시스템)는 현대 석유 시추의 최신 기술 중 하나입니다. Schlumberger가 생산한 두 가지 로깅 시스템인 이중 보상 저항률 측정기 CDR과 이중 보상 중성자 밀도 측정기 CDN은 오늘날 시추 중 로깅 시스템의 최고 수준을 나타냅니다. CDR과 CDN은 단독으로 사용하거나 MWD와 함께 사용할 수 있습니다. LWD의 CDR 시스템은 전자파를 사용하여 정보를 전송하며 전체 시스템은 특수 비자성 드릴 칼라 또는 퍼프 조인트에 설치됩니다. 시스템은 주로 배터리 배럴, 감마 센서, 전도도 측정 어셈블리 및 프로브 튜브를 포함합니다. 주로 지층의 감마 곡선과 깊고 얕은 저항률 곡선을 실시간으로 측정하고 전송합니다. 이러한 곡선을 분석함으로써 우리는 지층의 암석학과 어느 정도 지층 유체의 유형을 즉시 결정할 수 있습니다. LWD의 CDN 시스템은 형성 밀도 곡선과 중성자 다공성 곡선을 측정하는 데 사용됩니다. 이 두 곡선은 지층의 암석학을 추가로 식별하고 지층의 다공성, 지층 유체의 특성 및 지층의 투과성을 결정하는 데 사용될 수 있습니다.

조종 가능한 회전식 드릴링 시스템 또는 회전식 폐쇄 루프 시스템(RCLS). 기존 방향성 시추 기술은 방향성 유정을 건설하기 위해 방향성 곡선 하우징 모터를 사용하여 시추 방향을 제어합니다. 드릴링 시 가이드 모터는 "슬라이딩"과 "회전"의 두 가지 모드로 작동합니다. 슬라이딩 모드는 우물의 방향과 기울기를 변경하는 데 사용되며, 회전 모드는 고정된 방향으로 드릴링하는 데 사용됩니다. 단점은 슬라이딩 모드에서 드릴링할 때 기계적 침투율이 로터리 모드의 50%에 불과하다는 것입니다. 드릴링 효율이 낮을 뿐만 아니라 드릴 비트의 선택이 제한적이며 유정 정화 효과와 유정 품질도 좋지 않습니다. 회전식 조종형 폐쇄 루프 드릴링 시스템은 위의 단점을 완전히 방지합니다. 회전식 조종 가능 시추 시스템의 성공적인 개발을 통해 방향성 유정 시추 궤적을 제어하여 트리핑 중에 드릴링 공구 팔꿈치 관절과 공구 면 각도를 전기, 유압 또는 진흙 펄스를 사용하도록 수동으로 변경함으로써 방위각과 꼭지점 각도를 변경할 수 있게 되었습니다. 지상에서 언제든지 방위각과 꼭지점 각도를 변경하는 단계입니다.

이는 방향성 우물 드릴링을 진정한 스티어링 드릴링 방법으로 만듭니다. 방향성 유정 시추 기술의 개발 과정에서 하향공 시추 모터의 출현과 적용으로 방향성 시추가 현실화 되었다면 조종 가능한 하향공 시추 모터의 출현과 적용으로 유정의 제어 능력과 자동화 수준이 크게 향상되고 드릴 트립 횟수를 늘리십시오. 회전식 조향 시추 시스템의 시추 궤적 제어 메커니즘과 폐쇄 루프 시스템이 그림 2.5에 나와 있습니다.

현재 회전식 조종 가능 시추 시스템 개발에 참여하고 있는 회사로는 Amoco, Camco, Baker Hughes Inteq, Cambridge Drilling Automation 및 DDD Stabilizers가 있습니다. 이들 회사의 회전 조향 폐쇄 루프 드릴링 시스템은 방향 지정 방법에 따라 자동 동력 방향과 수동 방향으로 나눌 수 있습니다. 자동 동력 방향은 일반적으로 드릴링 공구의 전방 방향을 결정하는 측정 장비, 전원 및 드릴링 공구의 방향을 조정하는 액추에이터로 구성됩니다. 수동 방향 시스템 방향은 조향 모터 방향 방법과 유사하며 드릴 파이프가 연결될 때마다 방향이 필요합니다. 양방향 시스템의 방향 제어 원리는 드릴 비트를 기울이기 위해 드릴 비트에 직접 또는 간접적인 측면 힘을 가함으로써 달성됩니다(그림 2.6). 구체적인 안내 방법에 따라 푸시형과 포인팅형의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 지오스티어링 시추 기술로 인해 수평 시추, 확장 도달 시추, 분기정 시추 등이 널리 사용되었습니다. 확장된 도달 범위의 유정 시추 기술과 다중 지점 유정 시추 기술은 수평 시추 기술의 최신 성과를 나타냅니다.

그림 2.5 회전 조향 폐쇄 루프 시스템

(1) 수평 유정 굴착 기술

현재 외국의 수평 굴착 기술은 전통적인 기술로 발전했습니다. 미국의 수평우물 기술 성공률은 90~95%에 이른다. 수평 유정 굴착을 위한 다운홀 전동 드릴링 도구는 최근 몇 년 동안 큰 발전을 이루었습니다. 고출력 시리즈 모터와 확장 모터, 유연한 회전식 관절 모터 및 지구 조향 드릴링을 위한 계측 모터가 성공적으로 개발되어 사용되었습니다. 모든 파일럿 드릴링 도구 및 중간 곡률 반경 편향 드릴링 도구의 요구 사항을 충족하기 위해 원래의 고정 곡선 하우징은 더 나은 방향 측정을 얻기 위해 각도 조정 가능한 모터 곡선 하우징으로 교체되고 자기 모터는 비자성 모터. 새로운 내마모성 및 내충격성 수평 우물 드릴 비트가 개발되었습니다.

그림 2.6 회전식 조향 시추 시스템의 방향 궤적 제어 원리

(2) 확장된 도달 우물 시추 기술

확장된 도달 우물은 일반적으로 수평 변위를 나타냅니다. 수직 깊이 비율(HD/TVD)이 ≥ 2인 우물 우물. 확장형 우물의 상단 각도가 ≥86°이면 확장형 수평 우물이라고 합니다. HD/TVD ≥ 3인 우물을 고수위 수직비 넓은 도달 우물이라고 합니다. 확장된 도달 유정 시추 기술은 방향성 유정, 수평 유정, 깊은 유정 및 초심유정 시추 기술을 포괄적이고 통합적으로 적용한 것입니다. 확장된 도달 유정의 시추 과정에서 현대 첨단 시추 기술, LWD(로깅 중 시추), SRD(회전식 조종 가능 시추 시스템), PWD(시추 중 환형 압력 측정) 등의 통합 적용은 시추의 진화를 나타냅니다. 오늘날 세계 최고의 기술. 현재 수평 변위가 10,728m이고 경사 깊이가 11,287m인 세계에서 가장 큰 확장 도달 거리를 뚫은 유정입니다. 이 기록은 1999년 Well M-16에서 BP Amoco에 의해 작성되었습니다. 영국의 Wytch Farm 유전(그림 2.7 참조). 3차원 다중 대상 확장 도달 우물의 성공적인 사례도 있습니다. 예를 들어, 노르웨이 굴팔크스 유전(Gullfalks Oilfield)의 B29 확장형 유정은 유전의 서부 및 북부 저장소를 개발하기 위해 2개의 유정을 사용하는 원래 계획을 1개의 유정 생산 계획으로 변경한 후 시추되었습니다. 유정을 시추하기 위해 마찰과 토크를 최소화하면서 모든 목표물을 타격할 수 있는 시추 설계가 개발되었습니다. 이 계획에 따르면, 2630m 길이의 수평 유정 섹션이 7500m 깊이까지 시추되었으며 총 방위각 변화는 160°로 6개 목표 지역을 통과했습니다.

그림 2.7 M-16 유정의 유정 궤적

우리나라에서는 1996년 12월부터 남중국해 동부 유전에서 연속 유정 확장 시험을 실시해 왔다. 2005년에는 5개의 고수위 수직 도달 우물을 포함하여 21개의 확장 도달 우물이 성공적으로 시추되었습니다.

Xijiang 24-1 석유 함유 구조를 개발하기 위해 시행된 8개의 연장 유정은 모두 유정 깊이가 8,600m를 초과하고 수평 변위가 7,300m를 초과하며 물-수직 비율이 2.6 이상입니다. 그 중 Xijiang 유정의 수평 변위는 2.6 이상입니다. 24-3-A4는 그 당시(1997년) 확장 도달 우물에 대한 세계 기록을 세웠으며 8,063m에 도달했습니다. 확장된 범위의 유정 시추와 관련된 많은 핵심 기술이 있으며 현재 국내외에서 연구되고 있는 주요 이슈로는 시추 장비의 적응성과 포괄적인 적용 능력, 높은 경사도(더 큰 경사)의 긴 개방 구멍 시추 시 유정 안정성 및 수평 단면 확장 등이 있습니다. 80° 이상) 이론적 분석 및 한계 계산, 확장된 유정 드릴링을 위한 드릴링 도구의 마찰 저항/토크 계산 및 항력 감소, 유정 완성 중 케이싱 작동의 어려움 및 심각한 케이싱 마모 등 또한 확장 도달 유정의 시추 과정 중 측정 및 방향 제어, 최적의 유정 프로파일(구조) 설계, 시추 스트링 설계, 시추 유체 성능 선택 및 유정 정화, 진흙 고체 제어, 방향 시추 최적화, 측정, 시추 스트링 진동 문제 이와 같은 것들도 끊임없는 탐구와 연구를 받고 있습니다.

(3) 분기정 시추 기술

다분기정 시추 기술은 1970년대에 등장했고, 1990년대에는 중곡률반경과 소곡률반경 수평방향 유정 시추기술이 발전했다. 점차 성숙해졌습니다. 다자간 유정 시추는 수평 유정 기술의 통합 개발입니다. 다변 유정은 주 유정(수직 유정, 방향 유정, 수평 유정)의 석유(가스) 저장소에 여러 가지 유정을 시추하는 것을 의미합니다. 주요 장점은 유정과 석유 및 가스층 사이의 접촉 면적을 더욱 확장하고, 이방성의 영향을 줄이고, 워터 콘과 워터 스트링을 줄이고, 시추 비용을 절감하고, 레이어에서 활용될 수 있다는 것입니다. 현재 전 세계적으로 수천 개의 가지 우물이 시추되었으며 가장 많은 가지가 10개입니다. 다자간 유정은 하나의 유정에서 최대 총 수평 변위를 얻을 수 있으며 동일하거나 다른 방향으로 서로 다른 깊이의 여러 석유 및 가스층을 뚫을 수 있습니다. 다자간 유정은 짧은 시추공을 갖고 있으며 대부분 선형 및 개방형 구멍 완성형이며 일반적으로 사암 저장소입니다.

다자간 유정은 처음에는 간단한 케이싱 섹션 밀링, 창 측면 추적 및 열린 구멍 완성으로 시작되었습니다. 각 지정에 재진입이 불가능하고 우물벽 붕괴를 해결할 수 없는 등의 문제로 인해 지속적인 연구와 탐색 끝에 측추정을 미리 개방하고 주정공 케이싱에 다시 접합하는 기술이 추진되었으며, 1993년부터 적용. 이 기술은 주 유정과 분기 유정 사이의 기계적 연결성, 수력학적 무결성 및 선택적 재진입 기능을 갖추고 있으며 시추, 합착, 벌목, 오일 테스트, 물 주입, 저수지 자극, 작업 및 계층 생산 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 현재 해외에서 일반적으로 사용되는 다중 분기 시스템에는 주로 NAMLS(비재진입 다중 분기 시스템), DSMLS(이중 문자열 다중 분기 시스템), LRS(분기 재진입 시스템) 및 분기 연결이 포함됩니다. 시스템(LTBS). 현재 해외에서 다자간 유정을 시추하는 데는 주로 네 가지 방법이 사용됩니다: ① 창 측면 추적, ② 사전 설정된 창, ③ 개방형 측면 추적, ④ 하향 구멍 분할 시스템.

2.3.1.2 코일형 튜브 드릴링(CTD) 기술

코일형 튜브 드릴링 기술은 유연한 드릴 파이프 드릴링 기술이라고도 합니다. 1960년대부터 프랑스, ​​미국, 헝가리가 시추용으로 이 기술을 최초로 개발하고 시험해 보았습니다. 초기에 프랑스는 가장 발전된 코일형 튜브 드릴링 기술을 보유하고 있었으며 1966년에 산업 테스트를 실시했습니다. 1970년대에는 주로 해상 드릴링을 위해 다양한 코일형 튜브 드릴링 장비가 개발되었습니다. 당시 프랑스에서 만든 단일 코일 파이프의 길이는 550m에 이르렀습니다. 미국과 헝가리에서 만든 코일파이프는 기본적으로 프랑스와 동일한 형태로 단일 길이가 20~30m에 불과하다.

초기 개발된 코일형 튜브는 두 가지 형태로 나왔습니다. 하나는 구멍 바닥에 있는 전기 드릴용입니다. 가장 안쪽 층은 고무 또는 고무 금속 호스로 구성된 코어 튜브입니다. 코어 튜브의 외부는 강철 와이어와 고무의 2 겹으로 접착됩니다. 외부 층은 장력과 토크를 견디는 데 사용되는 강철 와이어 뼈대 층입니다. 방수 처리되어 강선을 보호하는 보호 고무층. 다른 유형은 구멍 바닥에 터빈 드릴링 도구를 사용하는 데 사용됩니다. 전원 케이블을 매설할 필요가 없으므로 구조가 훨씬 간단합니다. 제4차 국제석유회의 이후 미국 등 서구 국가들은 소형 시추공 유정 개발에 집중해 로드리스 전기 드릴 개발이 제한됐다. 코일형 튜브 드릴링 기술에 대한 연구도 속도가 느려졌습니다. 우리나라에서는 1970년대에 로드리스 전기 드릴링과 코일형 튜브 드릴링 기술에 대한 연구를 수행했습니다.

탐사 연구소와 칭다오 고무 6공장이 공동으로 개발한 다양한 사양의 연성 드릴 파이프는 개별 성능 테스트를 거쳐 1975년에 처음으로 터빈 드릴에 사용되었습니다. 1978년 12월 해상 가요성 시추관 바닥 구멍 전기 시추에 성공적으로 사용되었으며 우리나라 최초의 가요성 로드 시추 장비 시추선이 건조되었습니다. 1979년부터 1984년까지 탐사 연구소는 칭화대학교 전력공학과, 칭다오 고무 제6공장 연구소, 수리 및 수리 연구소와 공동으로 DRD-65 자재관 굴착 장치와 자재 굴착관을 개발했습니다. 베이징 지질국 공장. DRD-65 연성 파이프 드릴링 장비는 주로 연성 드릴 파이프, Φ146mm 구멍 전기 드릴, 드릴링 타워, 연성 로드 드로우워크 및 파동 보상기, 진흙 펌프, 전자 제어 시스템 및 유압 제어 시스템으로 구성됩니다. 개발된 유연한 드릴 파이프는 주로 고무, 고무 천층, 강철 와이어 로프 및 전력선으로 구성됩니다. 인장력은 유연한 막대의 강철 와이어 뼈대 층에 의해 전달됩니다. 강철 와이어 로프는 0.7mm×7 가닥이며, 각 와이어의 인장력은 4350N 이상입니다. 계산된 인장력은 500kN이고, 시험 인장력은 360kN이다. 드릴링 과정에서 유연한 드릴 파이프의 기능은 드릴링 도구를 들어 올리고, 반응 토크를 견디고, 플러싱 유체를 구멍 바닥으로 유도하고, 구멍 바닥에 있는 전기 드릴에 동력을 전달하는 것입니다. 아래 구멍 전기 드릴을 구동하기 위해 유연한 드릴 파이프의 벽에 설치된 케이블, 바닥 구멍 드릴링 매개변수 등을 표면으로 전송합니다.

플렉시블 드릴 파이프의 성능 매개변수는 다음과 같습니다. 내경 32mm, 외경 85~90mm, 내부 압력 저항(작동 압력) 40kg /cm2, 곡률 반경 0.75m 이하, 외부 압력에 대한 저항 10kg/cm2 이상, 두 굴곡에 의해 형성된 각도는 120° 이하의 전력선 그룹입니다. , 각각 15mm2이고 두 개의 신호선이 유연한 막대에 묻혀 있습니다. 유연한 막대의 단일 길이는 40m와 80m의 두 가지 사양으로 제공됩니다.

Φ146mm 유연한 로드 드릴링 장비는 Φ127mm 모터, 감속기, 유압 밸런서 및 충격 흡수 장치로 구성됩니다. 동력은 드릴 비트를 직접 구동하여 드릴링을 위해 구멍 바닥으로 잠수하는 하향식 전기 드릴입니다. Φ146mm 홀 바닥 전기드릴은 외부 통수형으로 통수 간격이 5mm 폭, 통수 단면적이 2055mm2입니다.

기존 드릴링 기술과 비교하여 코일형 튜빙 드릴링은 석유 시추에 사용할 때 다음과 같은 장점이 있습니다. 언더밸런스 드릴링은 리프팅 및 트리핑 작업 절차가 생략되기 때문에 기존 드릴링보다 안전하며 드릴링 지원을 크게 절약할 수 있습니다. 코일형 튜브 드릴링 기술은 코일형 튜브, 케이블 및 로깅 신호선을 연속 튜브에 묻을 때 바닥 구멍 드릴링 매개변수 측정 및 바닥 구멍 전력 전기 드릴 개발을 위한 편리한 조건을 제공합니다. 벽에 미리 감아두었기 때문에 코일형 튜브 자체가 철선을 뼈대로 한 케이블이라고 할 수 있다. 이를 통해 구멍 바닥에 있는 파워 드릴에 쉽게 힘을 전달할 수 있고, 구멍 사이의 정보도 쉽게 전달할 수 있다. 드릴 로드를 풀 필요가 없기 때문에 구멍의 바닥과 바닥을 쉽게 인식할 수 있으므로 드릴링 및 트리핑 중에 세척 유체 순환이 항상 유지될 수 있으며 이는 우물 벽의 안정성을 유지하는 데 큰 의미가 있습니다. 해상 시추 중 구멍에서의 사고를 줄이면 시추선에 대한 파도의 표류 효과를 보상할 수 있습니다. 극 기둥의 전력 손실은 에너지 활용도를 향상시킬 수 있으며 그 효과는 더 분명합니다. 깊은 구멍 드릴링. 위에서 언급한 코일 튜브 드릴링 기술의 장점과 유전 탐사의 필요성 및 관련 기본 산업 기술의 개발이 결합되어 일정 기간 동안의 침묵 이후 코일 튜브 기술의 추가 개발을 위한 조건을 제공한 것은 바로 그것입니다. , 1980년대 후반과 1990년대 초반에 코일형 튜브 드릴링 기술이 급속한 발전을 보였습니다. 유전 탐사 작업의 연간 성장률은 20%에 달합니다. 코일형 튜빙 드릴링 기술의 연구 및 적용 경과를 간략히 설명하면 다음과 같다.

1) 데이터 및 전력 전송용 열가소성 복합 코일 튜브 개발에 성공했습니다. 이 유형의 코일 파이프는 열가소성 복합 코일 파이프를 기반으로 1999년 Shell International Exploration Company와 Aviation Development Company에 의해 개발되었습니다. 이는 외부를 감싸는 탄소 또는 유리 열가소성 복합층이 있는 열가소성 라이너로 구성됩니다. 중간층에는 유리 복합층으로 분리된 3개의 구리선이 포함되어 있습니다. 탄소 복합층은 강도, 강성 및 전기 차폐를 제공하는 데 사용됩니다. 유리 복합층의 역할은 강도와 ​​전기적 절연을 보장하는 것입니다. 가장 바깥쪽 층은 보호층입니다. 이러한 종류의 연속 튜브는 1.5kV의 전압, 20kW의 출력 전력, 최대 7km의 전송 거리 및 150°C의 온도 저항을 전달할 수 있습니다. 각 연속 파이프는 특수 조인트로 연결됩니다.

조인트는 강철 내부 금속 부분과 파이프 끝의 금속 링으로 구성됩니다. 이러한 유형의 코일형 튜브는 주로 구멍을 뚫는 전기 드릴링에 사용됩니다. 새로 개발된 데이터 및 동력 전달 코일 튜브는 케이블이 코일 튜브의 내부 구멍에 동력을 전달하고 플러싱 유체의 순환에 영향을 미치는 기존 하향식 전기 드릴로 드릴링할 때의 단점을 변경했습니다.

2) 다운홀 드릴링 도구 및 드릴링 도구 어셈블리에 새로운 진전이 있었습니다. XL Technology Company는 코일형 튜브 드릴링을 위한 전기 다운홀 드릴링 공구 어셈블리를 성공적으로 개발했습니다. 드릴 공구 어셈블리는 주로 전기 모터, 압력 센서, 온도 센서 및 진동 센서로 구성됩니다. 3.75인치 시추공에 적합한 전기 다운홀 모터가 배송되었습니다. 다음 단계는 새로운 폐쇄 루프 드릴링 시스템에 이 새로운 전기 모터를 사용하는 것입니다. 이 전기 다운홀 드릴링 도구 어셈블리에는 많은 장점이 있습니다. 드릴링 유체를 동력 매체로 사용하지 않고 드릴링 유체 성능에 대한 특별한 요구 사항이 없으므로 불균형 드릴링 및 해양 드릴링에 이상적인 도구입니다. 고온에서 작동할 수 있습니다. 진동이 적고 모터 수명이 깁니다. 폐쇄 루프 드릴링 중에 측정 데이터는 코일형 튜브에 내장된 케이블을 통해 실시간으로 웰헤드 콘솔로 전송될 수 있어 바닥의 유연한 제어가 용이합니다. 홀 전기 모터로 드릴링 효율성 극대화 Sperry Sun Drilling Services Company는 드릴링을 위한 새로운 조종형 드릴 공구 어셈블리를 개발했습니다. 이 드릴 도구 어셈블리는 특별히 설계된 하단 수나사형 진흙 모터와 긴 게이지 PDC 드릴 비트로 구성됩니다. 긴 직경의 드릴 비트는 비트에 가까운 안정 장치 역할을 하여 진동을 크게 줄이고 유정 품질과 ROP를 향상시킬 수 있습니다. 머드 모터에는 특수 베어링 세트와 샤프트가 있어 긴 게이지 드릴 비트와 일치하면 방향 성능에 영향을 주지 않고 모터의 굽힘 각도를 줄일 수 있습니다. 대형 시추공(>6인치)에서 실시된 현장 테스트에서는 조종 가능한 드릴 도구 어셈블리가 높은 기계적 침투율, 우수한 유정 품질, 작은 하향공 진동, 긴 드릴 비트 수명 및 높은 장비 신뢰성이라는 장점을 가지고 있음이 입증되었습니다. 또한 연속 호스 언더밸런스 드릴링을 위한 로프형 바닥 구멍 어셈블리가 성공적으로 개발되었습니다. 이 드릴 공구 어셈블리의 외경은 2인치입니다. 상부는 외경이 2인치 또는 인치인 코일형 파이프와 일치하고, 하부는 드릴 칼라와 인드릴 비트로 연결됩니다. 드릴 공구 어셈블리는 케이블 원격 제어 장치, 안정적인 MWD 장비, 효과적인 전자 디렉터 및 기타 매개변수 측정 및 전송 장치로 구성됩니다. 케이블은 연속관의 내부 구멍을 통해 구멍 바닥으로 내려지며 공구 각도, 드릴링 상단 각도, 방위각, 자연 감마, 온도, 방사형 진동 주파수, 케이싱 커플링 위치, 프로그램 상태를 모니터링하고 처리할 수 있습니다. 실시간으로 지침, 파이프 및 링 기압 차이 및 기타 매개 변수. 드릴링 도구의 전자 방위각은 드릴링 중에 스티어링 머드 모터가 계속 회전하는 동안 유정 경사와 방위각 매개변수를 모두 측정하고 제공할 수 있습니다.

다른 측면의 새로운 개발에는 다음이 포함됩니다. 코일형 튜브 드릴링 기술이 초고압 층의 측면 추적에 성공적으로 사용되었습니다. 코일형 튜브 드릴링 변위를 증가시키는 새로운 도구가 성공적으로 개발되었습니다. 수평 우물 시추에 결합됨 코일 튜브 시추에 적합한 하이브리드 시추 장비가 성공적으로 개발되었습니다. 코일 튜브 시추 이론에서 새로운 혁신이 이루어졌습니다.

2.3.1.3 석유 탐사를 위한 작은 구멍 시추 기술

석유 부서에서는 일반적으로 직경이 70mm 이상 177.8mm 미만인 유정을 작은 구멍 우물이라고 부릅니다. 소형 유정은 기존 석유 시추에 비해 더 작고 적은 굴착 장비, 더 적은 굴착 소모품 및 더 작은 유정 부지를 필요로 하기 때문에 탐사 및 개발 비용을 많이 절약할 수 있으며, 실습에 따르면 비용이 약 30 절감될 수 있으며 일부 탐사도 가능하다는 것이 입증되었습니다. 외딴 지역의 우물은 50. ~75를 절약할 수 있습니다. 따라서 작은 시추공의 적용 분야와 적용 영역이 점점 더 커지고 있습니다. 현재 소형 시추공 유정은 주로 다음 용도로 사용됩니다. ① 지질 데이터 획득을 주요 목적으로 하는 상대적으로 열악한 환경의 새로운 탐사 지역 또는 주변 탐사 지역의 탐사 유정, ② 600-1000m 얕은 석유 및 가스 저장소 개발; 저압, 저투과성, 저수율 석유 및 가스 저장소 ④ 오래된 석유 및 가스전 등의 잠재적인 태핑 및 변형.

2.3.1.4 케이싱 드릴링 기술

케이싱 드릴링은 드릴 파이프 스트링 대신 케이싱 스트링을 사용하여 드릴링 작업을 수행하는 드릴링 기술입니다. 케이싱 드릴링의 본질은 드릴 비트와 드릴 도구를 드릴링하고 교체하는 드릴링 기술은 말할 것도 없습니다. 케이싱 드릴링에 대한 아이디어는 초기부터 유래되었습니다(와이어 로프 충격 드릴링 방식은 18세기 중반 석유 탐사에 사용되었고, 턴테이블 회전 드릴링 방식이 나타나기 시작하여 19세기 후반 석유 시추에 사용됨) 세기) 와이어 로프 충격 시추(시추 시대)는 시추 속도를 높였습니다. 이는 회전 테이블이 유정을 깨끗하고 빠른 시추 속도로 천공할 수 있다는 아이디어에서 영감을 받았습니다.

1950년에 이 아이디어에서 영감을 받아 사람들은 케이싱 드릴 비트를 사용하여 육상 다이아몬드 유정의 설계 구멍 깊이까지 오일 층을 뚫고 드릴 비트를 재활용하지 않고 유정에 파이프를 고정하여 유정을 형성하기 시작했습니다. 이후 Sperry-sun Drilling Services Company와 Tesco Company는 각각 이러한 드릴링 원리를 기반으로 케이싱 드릴링 기술을 개발하고 자체 케이싱 드릴링 기술 개발 전략을 수립했습니다. 2000년에 Tesco는 전 세계 유전 탐사 서비스를 제공하기 위해 4.5~13.375인치 케이싱 드릴링 기술을 시장에 출시했습니다. 실제 케이싱 드릴링 기술이 시장에 출시된 지 10년도 채 되지 않았습니다.

케이싱 드릴링 기술의 특징과 장점은 다음과 같이 요약할 수 있다.

1) 드릴링 과정에서 넘어질 필요가 없습니다. 드로우워크 시스템만 사용하여 구멍에 있는 드릴 비트와 드릴링 도구 어셈블리를 빼낼 수 있으므로 드릴링 시간과 드릴링 비용이 절약됩니다. 드릴링이 완료된 후 케이싱 작업이 완료되므로 완료 시간과 완료 비용을 절약할 수 있습니다.

2) 기존 시추 공정에 존재하는 우물벽 붕괴, 우물벽 유실, 우물벽 키홈 및 계단과 같은 사고 위험을 줄일 수 있습니다.

3) 드릴링 과정 전체와 하단 드릴링 도구를 들어 올릴 때 머드가 지속적으로 순환할 수 있어 드릴링 절단물이 쌓이는 것을 방지하고 우물 킥 발생을 줄이는 데 도움이 됩니다. 케이싱과 우물 벽 사이의 작은 환형 간격은 유압 매개변수를 개선하고 진흙 회수 속도를 높이며 유정 청소 효과를 향상시킬 수 있습니다.

케이싱 드릴링은 일반 케이싱 드릴링 기술, 스테이지 케이싱 또는 라이너 드릴링 기술, 풀 케이싱 드릴링 기술의 세 가지 유형으로 구분됩니다. 일반 케이싱 드릴링은 드릴링 장비 및 드릴링 도구에 대한 약간의 수정을 기반으로 상부 드릴 파이프 및 드릴 비트에 연결된 드릴 스트링으로 케이싱을 사용한 드릴링을 의미합니다. 이 방법은 주로 작은 시추공 우물을 뚫는 데 사용됩니다. 라이너 드릴링 기술은 드릴링 과정에서 균열 영역이나 물 유입층에 드릴링하여 정상적으로 드릴링할 수 없는 경우 케이싱 섹션과 특수 공구를 드릴 스트링 하단에 연결하고 이 섹션 이후에 드릴링하면 드릴 비트 핸들이 당겨집니다. 파이프가 우물에 남아 시멘트로 고정되는 드릴링 기술입니다. 그 목적은 균열 영역과 수층을 격리하고 구멍의 안전을 보장하며 정상적인 드릴링을 유지하는 것입니다. 일반적으로 케이싱 드릴링 기술은 전체 케이싱 드릴링 기술을 의미합니다. 풀 케이싱 드릴링 기술은 특수 케이싱 드릴링 장비, 드릴링 도구 및 드릴 비트를 사용하고 케이싱을 물 보존 채널로 사용하며 로프 드릴링 모터를 사용하여 드릴링 프로세스를 작동합니다. 현재 캐나다 테스코(Tesco)사가 이 시추 기술의 연구개발을 주로 담당하고 있으며, 비용 절감이라는 목적을 달성하기 위해 해상 시추를 진행해왔다. 그러나 이러한 드릴링 기술은 아직 연구 및 개선 단계에 있으며, 여전히 연구하고 해결해야 할 문제가 많이 남아 있습니다. 이러한 문제는 주로 다음과 같습니다. ① 기존 유선 로깅을 수행할 수 없습니다. ② 드릴 비트 머드백의 문제는 심각하며 현재까지 신뢰할 수 있는 해결책이 없습니다. ③ 가압 드릴링 중에 하단 케이싱이 측면 진동을 발생시켜 케이싱과 케이싱 조인트의 손상, 케이싱의 측면 진동을 제거하거나 감소시키는 확실한 방법이 없습니다. ④ 케이싱 드릴링은 드릴 칼라를 사용하지 않기 때문에 가압이 어렵기 때문에 기계적 침투율이 기존 드릴 파이프 드릴링보다 낮습니다. 케이싱 드릴링을 부분적으로 상쇄합니다. 리프팅 및 드릴링으로 시간이 절약됩니다. ⑤ 케이싱 드릴링은 주로 균열 영역 및 물 유입 형성을 드릴링하는 데 사용되며 적용 범위는 크지 않습니다.

우리나라 석유공사 연구기관에서도 케이싱 드릴링 기술을 탐색, 연구하고 있지만 아직까지 공개적으로 보고된 결과는 없다. 현재 특수 케이싱 드릴링 장비 및 드릴링 도구 개발 외에도 케이싱 드릴링 기술의 연구 내용은 위의 문제에 중점을 두고 있습니다. 첫 번째는 드릴 비트 머드백 문제를 해결하기 위한 연구입니다. 두 번째는 케이싱 측면 진동을 방지하는 방법을 연구하는 것입니다. 세 번째는 케이싱 드릴링의 기계적 침투율을 높이는 효과적인 방법을 연구하는 것입니다. 케이싱 드릴링 접합 방법을 연구하는 것입니다.

케이싱 드릴링 적용 사례: 2001년 미국 Chevron Production Company는 캐나다 Tesco Company의 케이싱 드릴링 기술을 사용하여 멕시코만. 두 우물의 깊이는 각각 3222×30.48cm와 3728×30.48cm이다. 비교 분석을 위해 다른 유정 A-14를 기존 방법을 사용하여 시추한 결과, 동일한 깊이에서 유정 A-14는 75.5시간, 유정 A-13은 59.5시간이 소요된 것으로 나타났습니다. 표면 구간의 시추 속도를 비교하면 Well A-12의 평균 기계적 시추 속도는 141ft/h, Well A-13의 평균 기계적 시추 속도는 187ft/h, Well A-14의 평균 기계적 시추 속도는 159ft/h입니다.

이는 케이싱 드릴링의 ROP가 기본적으로 기존 방법의 ROP와 동일함을 보여줍니다. 그러나 케이싱 드릴링 중 단단한 지층을 만난 후 드릴링 압력이 6.75t로 증가하여 리머 절삭날이 손상되고 드릴링 속도가 크게 떨어졌습니다. BP는 케이싱 드릴링 기술을 사용하여 와이오밍에 5개의 유정을 뚫었습니다. 유정 깊이는 8200-9500피트이며 유정에서 오일층 부분까지 뚫려 있습니다. 드릴링 과정에서 비트 머드백 및 케이싱 진동 문제가 발생했습니다.

또한 확장 케이싱 기술 역시 최근 개발된 신기술로 누수, 물 유입, 물에 노출됐을 때 팽창과 수축, 부서진 조각, 쉽게 무너지는 등의 구조물을 격리하는 데 주로 사용된다. 시추 및 석유 채굴 중 송유관 수리. 탐사 연구소는 중국 지구과학대학교와 협력하여 이 분야의 연구 작업을 수행하는 프로젝트를 수립했습니다.

2.3.1.5 석유 시추 장비의 새로운 개발

해외에서는 AC-SCR-DC 전기 구동 시추 장비가 1960년대 후반에 성공적으로 개발되어 해양에서 처음으로 사용되었습니다. 교련. 전기 구동 굴착 장치는 전송, 제어, 설치 및 운송 측면에서 기계 구동 굴착 장치보다 훨씬 우수하기 때문에 빠르게 발전하여 현재 다양한 유형의 굴착 장치에 널리 사용되고 있습니다. 1990년대 이후 전자 장치의 급속한 발전으로 인해 DC 구동 굴착 장치의 사이리스터 정류 시스템이 아날로그 제어에서 완전 디지털 제어로 발전하여 작업 신뢰성이 더욱 향상되었습니다. 동시에 AC 주파수 변환 기술의 개발과 함께 AC 주파수 변환은 1990년대 초반 상부 구동 장치에 처음으로 성공적으로 적용되었으며 1990년대 중반부터 심정 석유 시추 장비에 ​​사용되기 시작했습니다. 현재 AC 가변 주파수 전기 구동은 전기 구동 드릴링 장비의 개발 방향으로 인식되었습니다.

전동 굴착 장치에 대한 국내 연구는 상대적으로 늦게 시작됐다. Lanzhou Petrochemical Machinery Factory는 1980년대에 ZJ60D 및 ZJ45D DC 구동 굴착 장치를 개발 및 생산했으며 1995년에 ZJ60DS 사막 굴착 장치를 성공적으로 개발했으며 적용 후 좋은 평가를 받았습니다. 1990년대 후반부터 우리나라의 석유 시스템은 시추 장치 업그레이드 및 업그레이드에 대한 노력을 강화했으며 Baoji Petroleum Machinery Factory와 Lanzhou Petrochemical Machinery Factory는 ZJ20D, ZJ50D, ZJ70D DC 전기식을 성공적으로 개발했습니다. 구동 드릴링 장비 및 ZJ20DB, ZJ40DB AC 가변 주파수 전기 드라이브 드릴링 장비, Sichuan Oilfield는 또한 우리나라 드릴링 장비의 설계 및 제조 수준을 크게 향상시킨 ZJ40DB AC 가변 주파수 전기 드라이브 드릴링 장비를 개발했습니다. 21세기에 접어들면서 Liaohe Oilfield Exploration Equipment Engineering Company는 시추 깊이 7,000m의 ZJ70D DC 구동 시추 장비를 독자적으로 개발했습니다. 시추 장비에는 자동 드릴 공급 시스템이 있는데, 이는 우리나라에서 가장 높은 수준의 DC 구동 석유 시추 장비를 나타냅니다. 전체 구성은 중국의 유사한 시추 장비 중에서 최고입니다. 2007년 5월에는 아제르바이잔에 수출됐고, 나머지 4000m 시추장비 2대는 파키스탄과 미국에 수출됐다. ZJ70/4500DB 7000m AC 가변 주파수 전기 구동 드릴링 장비는 Baoji Petroleum Machinery Co., Ltd.에서 성공적으로 개발하여 2003년에 출시되었으며 기계, 전기 및 디지털을 통합한 현대적인 드릴링 장비입니다. 단일 기어 윈치 및 스핀들 자동 드릴 공급 기술 및 "일대일" 제어 AC-DC-AC 전체 디지털 주파수 변환 기술. 이러한 유형의 시추 장비는 우리나라 석유 시추 장비의 최신 수준을 나타냅니다. 가격 대비 성능이 뛰어나 2003년 출시 이후 지금까지 83세트를 주문했다. 그 중 미국, 오만, 베네수엘라 등의 석유 탐사 회사가 42세트를 주문했다. 중국에서는 지난 2~3년 동안 동급 전동 굴착기 시장 점유율 50%를 점유했다. ZJ70/4500DB 드릴링 장비의 주요 성능 매개변수: 공칭 드릴링 깊이 7000m, 최대 후크 하중 4500kN, 드로우워크 정격 출력 1470kW, 드로우워크 및 턴테이블 기어 번호 I IR AC 가변 주파수 드라이브, 무단계 속도 조절, 진흙 펌프 모델 및 3개 F- 1600대, 데릭형 및 유효 높이 K형 45.5m, 베이스형 및 테이블 높이: 더블 리프트형/스윙형 10.5m, 송전 모드 AC-DC-AC 풀 디지털 주파수 변환.