2023年6月，大庆油田钻井三公司工程开发分公司30101钻井队技术人员在蒙古国塔木察格区块施工期间，针对复合钻井技术应用中的关键问题开展技术革新。该区块普遍采用复合钻井技术，配套的测斜工具与常规测斜工具存在显著差异，其中作用于螺杆坐键接头的测斜仪器（俗称“驴蹄子”）在测斜作业中频繁发生卡滞现象，需通过起钻取出仪器才能继续钻进，且此类问题在复合钻井中的发生率居高不下。通过技术革新后，到2024年底，在13口井的实验中实现零卡钻，平均每口井减少非生产时间17.5小时，钻井周期缩短2.5%，有效降低了起下钻风险，为区块高效施工提供了技术支撑。
 
原有技术痛点分析与问题诊断​
 
塔木察格区块地质条件复杂，复合钻井技术作为提高钻进效率的关键手段被广泛应用。该技术通过井下动力钻具与转盘联合驱动钻头作业，可实现高转速、高扭矩钻进，但对配套工具的适配性提出了更高要求。测斜仪器作为井眼轨迹控制的核心设备，其底部“驴蹄子”装置与螺杆坐键接头的配合精度直接影响施工连续性。​
现场调研显示，原有测斜仪底部“驴蹄子”装置与测斜仪主体采用硬连接结构，无缓冲设计，在复合钻井高转速、强振动环境下，仪器与螺杆坐键接头频繁发生刚性碰撞（图1：革新前实物照片）。长期冲击导致“驴蹄子”装置变形、磨损加剧，其外形尺寸与坐键接头配合间隙发生变化，极易造成卡滞。统计数据表明，2022年该区块使用原有装置施工的20口井中，发生“驴蹄子”卡钻事故12起，平均每口井因卡钻导致的非生产时间达23小时，最长单次处理时间超过36小时，不仅延误钻井周期，还增加了起下钻过程中的井喷、设备损坏等安全风险。​
进一步分析发现，硬连接结构的缺陷还导致测斜数据稳定性下降。在振动冲击下，测斜传感器易出现瞬时信号中断，数据采集误差率升高至8%，影响井眼轨迹控制精度。此外，频繁起下钻导致泥浆循环中断时间延长，井眼净化效果减弱，部分井段出现井眼缩径现象，给后续施工埋下隐患。这些问题成为制约塔木察格区块复合钻井技术高效应用的主要瓶颈。
     
图1：革新前实物照片
 
测斜仪器缓冲装置技术革新与原理设计​
 
针对原有“驴蹄子”装置硬连接缺陷，技术团队开展专项攻关，核心革新思路是在测斜仪与“驴蹄子”之间增设缓冲结构，通过柔性连接吸收冲击能量，避免刚性碰撞。该设计借鉴汽车减震器的工作原理，利用钻井过程中循环的泥浆替代减震器中的液压油，构建自适应缓冲系统（图2）。​

图2：革新后实物照片
缓冲结构主要由活塞、缸体、泄压孔和复位弹簧组成（图2：革新后实物照片）。缸体两端分别与测斜仪主体和“驴蹄子”装置连接，内部活塞随冲击载荷往复运动。当测斜仪器与螺杆坐键接头发生碰撞时，活塞受压向缸体内部移动，将缸腔内的泥浆通过直径2mm的微小泄压孔压出，利用泥浆流动阻力消耗冲击能量；冲击载荷消失后，复位弹簧推动活塞复位，缸腔通过补液通道从环空吸入泥浆完成充液，为下次缓冲做好准备。​
结构参数优化通过有限元仿真完成，重点验证了泄压孔直径、活塞行程与缓冲效果的匹配关系。仿真结果显示，当泄压孔直径为2mm、活塞行程8mm时，可将冲击加速度从原有硬连接的1500g降至300g以下，冲击力衰减率达80%，完全满足仪器抗冲击要求。同时，缓冲装置采用高强度合金钢材质，表面经氮化处理，硬度达HRC55以上，耐磨性较原有装置提升3倍，适应区块高研磨性地层的使用环境。​
装配工艺上，缓冲装置与测斜仪主体采用螺纹连接加定位销固定，确保同心度误差不超过0.1mm，避免因偏心导致的附加振动。装置整体长度控制在150mm以内，重量增加不超过1.5kg，不会对测斜仪器的下放深度和灵活性产生影响，完全适配区块现有钻井工具串组合。​
 
配套技术优化与现场应用创新​
 
2023年6月，在解决“驴蹄子”卡钻问题的基础上，钻井三公司工程开发分公司30101钻井队技术团队结合塔木察格区块施工特点，开展多项配套技术优化，进一步提升施工效率与安全性。​
泥浆回收系统革新是降低劳动强度的关键举措。原有起下钻作业中，转盘下方泥浆飞溅问题突出，不仅污染封井器、钻台等设备，还导致泥浆浪费，单日清理耗时超过2小时。技术人员利用废旧铁板焊接制成直径1.2m的锥形泥浆伞，通过支架固定在转盘下方，伞面坡度设计为30°，确保泥浆定向导流；同时加装DN100mm泥浆管线，将收集的泥浆直接输送至泥浆罐，实现循环利用。现场应用显示，该装置泥浆回收率达90%以上，设备清洁周期从每日1次延长至每周1次，单井节约泥浆材料成本约8000元。​
钻井参数优化通过井下动力钻具与复合钻进参数匹配实现。技术团队建立了“转速-扭矩-排量”动态调整模型，根据不同井段岩性特点实时优化参数：在松散砂岩段采用低转速（80-100r/min）、高排量（30-35L/s）组合，减少井眼垮塌风险；在致密泥岩段提高转速至120-150r/min，配合高扭矩螺杆钻具增强破岩能力。同时建立24小时参数监控机制，通过随钻监测系统实时采集钻压、扭矩、井斜等12项参数，发现异常立即停机调整，确保参数始终处于最优区间。​
设备维护保养技术升级同样不可或缺。针对区块低温环境（冬季最低温度-35℃）对钻井设备的影响，技术团队对动力系统、液压系统进行防寒改造：将液压油更换为低温抗磨型号，油箱加装电加热装置；对钻井泵缸套、活塞等易损件采用镀铬工艺处理，配合保温套防护，使设备冬季故障率下降40%。建立“班前检查-班中巡检-班后保养”三级维护制度，关键设备实行“一备一用”冗余配置，确保施工连续性。
 
综合成效与技术启示​
 
到2024年底，革新成果应用取得了较好的经济效益：13口实验井累计减少非生产时间227.5小时，按钻井日费2万元计算，节约成本约18.96万元；设备损耗率降低使维修费用减少12万元；加之泥浆节约与效率提升，总经济效益超50万元。安全方面，全年未发生因起下钻导致的人身伤害或井眼事故，安全隐患整改率达100%，实现“零事故、零污染”施工目标。​
  
技术革新成果获甲方高度肯定，钻井总监评价：“别看30101队是‘新来的’，打出来的井可都是‘免检产品’”。在年度审核中，团队施工的4口交井全部获评“优质工程”，成为区块标杆。蒙古国石油公司已将缓冲式测斜装置纳入推荐技术目录，邀请团队开展技术交流培训。​
本次攻关形成三项关键经验：一是坚持问题导向，从现场痛点出发逆向设计解决方案，确保技术实用性；二是注重低成本革新，利用废旧材料与成熟原理改造设备，降低推广门槛；三是强化系统思维，将单一装置革新与参数优化、流程改进相结合，实现全链条效率提升。这些经验为海外复杂区块钻井技术升级提供了可复制的“大庆方案”。​
塔木察格区块的技术革新实践证明，基层技术团队的创新活力是破解开发难题的关键。面对海外市场的严峻挑战，唯有持续深耕技术、优化工艺，才能在复杂环境中筑牢发展根基，为油田海外开发事业注入不竭动力。​