活動鑽頭,又叫做旋轉導向(RSS)的鑽頭,這類鑽頭使得設計更為複雜的井眼形狀成為可能,包括以前採用常規鑽井方法無法有效鑽進的水平井和大位移井。
概述
活動鑽頭為兩類,一類可稱做“推靠鑽頭(push-the-bit)”型,另一類為“擺動鑽頭(point-the-bit)”型。無論選擇哪種類型,鑽頭的選擇都必須與RSS系統和地層相匹配,從而確保最基本的三個鑽井因素:鑽井效率、可導向性以及穩定性。而保證了這些參數,就能使定向控制、井眼質量以及振動情況達到最佳。
作用
在硬地層中,PDC齒的衝擊損壞、熱損壞以及研磨性磨損都會局限其使用性能。通常人們認為硬岩地層中含有抗壓強度很高的岩石,但事實上,硬地層只是難於鑽進的岩石和地層。由於鑽井作業商會花費多達占預算80%的費用用於硬岩鑽井進尺,而這類進尺只占總鑽井進尺的20%,所以對鑽頭的正確選型非常關鍵。
過去由於PDC鑽頭不能有效克服硬岩地層中的各種破壞力,所以牙輪鑽頭一直主導著硬岩鑽井市場。而現在,活動鑽頭以其新技術的不斷發展,已經在硬地層的鑽井中日益取代牙輪鑽頭。
套用
活動鑽頭有助於減小在下套管和襯管作業過程中的內在風險。無論是在一次性操作過程中還是在以常規方法鑽完井眼以後,通過將襯管和套管向下鑽過問題區段,即可以有效地控制諸如井眼不穩定、井漏、是否能將套管下到總深以及有效鑽入問題區段等挑戰。在這類鑽頭上布以全PDC切削結構,可解決以前不能實現的在硬地層中鑽進或擴眼以及鑽更長井段的需求。
休斯·克里斯坦森公司提供了這種活動鑽頭裝置。該公司的EZCase裝置包括一個特殊的合金冠部,在冠部配備全PDC切削結構,能夠一次下井完成鑽進和下套管,縮短了非鑽進時間並降低了在有問題井眼中不能將套管或襯管下到井底總深的風險。使用這種新型鑽井裝置還能在有嚴重漏失或不穩定的地層中成功完井,包括在壓裂碎石帶、循環液漏失區域、衰竭油氣藏區和有地下井噴的區域。另外,PDC鑽頭能鑽過EZCase裝置,因此無須額外的磨銑作業。