旋轉鉆井技術（轉盤旋轉鉆井）

旋轉鉆井技術（轉盤旋轉鉆井）

旋轉鉆井技術是繼機械頓鉆鉆井技術之后的一次巨大鉆井技術革命。人們在實踐中不斷探索新技術，研制出的新工具提高了鉆井速度與生產率，使得機械頓鉆能夠鉆出口徑小而深度更大的井。但隨著油氣開發鉆井深度的不斷加大，鉆遇地質情況越來越復雜，頓鉆鉆井技術要完成地質目的需一年甚至幾年時間，且在鉆進過程中易發生井噴事故，制約了此項技術進一步發展。

1895年，一種全新的鉆井方法——轉盤旋轉鉆井技術，在美國得克薩斯州的Corsicana油田問世。該鉆井技術通過轉盤驅動鉆桿，帶動鉆頭旋轉，連續破碎井底巖石，同時通過鉆桿循環鉆井液，連續不斷地把鉆屑攜帶到地面。整個鉆進進程可以連續進行，僅在接鉆桿時需要停頓，旋轉鉆井方法極大提高了鉆進效率。1901年形成了轉盤旋轉鉆井技術的雛形，隨著旋轉鉆井技術設備和工具的進步與發展，形成以動力驅動系統、起升系統、旋轉系統、循環系統、傳動系統、控制系統、鉆機底座、鉆機輔助設備系統等八大主要系統組成的轉盤旋轉鉆井技術。

旋轉鉆井技術的發展主要經歷了4個階段：概念時期（1901—1920年），開始將鉆井和洗井結合在一起，與頓鉆相比，鉆桿代替了頓鉆中的鋼絲繩，它不僅能夠完成起下鉆具、傳遞扭矩、施加鉆壓，同時還可以循環鉆井液，連續清洗井底，將被破碎的巖屑攜帶到地面，減少鉆頭對地層巖石的重復破碎，提高了破巖效率和鉆井速度；此外還形成了牙輪鉆頭和注水泥固套管技術。發展時期（1920—1948年），形成了大功率鉆機、大功率泥漿泵、牙輪鉆頭、鉆井液、固井工藝、井控設備及配套工具等。科學鉆井時期（1948—1968年），鉆井技術有了迅速發展，根據地層的軟硬程度設計了不同的鉆頭，比如刮刀鉆頭、PDC鉆頭、金剛石鉆頭、鑲齒滑動密封軸承等高效鉆頭；優化了鉆具組合與鉆井參數，實現了噴射鉆井；形成了低固相不分散鉆井液體系及固相控制技術。相對于頓鉆鉆井技術，井控系統是其主要亮點，采用了地層壓力檢測掌握井底壓力，減少了井噴事故的發生。自動化鉆井時期（1968至今），發展了鉆井參數自動檢測、綜合錄井、隨鉆測量技術等計算機技術在鉆井工程中的應用，發展了優化鉆井技術、井口機械化自動化工具、自動化鉆機、井眼軌跡控制及自動化閉環控制技術等新技術、新工藝及新設備。

勘探難度的加大給轉盤旋轉鉆井技術提出了新的挑戰：一是由于井深不斷增加，長達數千米的鉆柱從地面將扭矩傳遞到鉆頭進行破巖，鉆柱的扭矩非常大，在井中旋轉時消耗大量的功率，并易造成斷鉆具事故；二是受到地面限制，定向井、水平井和大位移井鉆井工藝隨之出現，因此需進行鉆井新技術新工具的研發，井下動力鉆具應運而生。

〔渤海鉆探 孫天宇〕