2023年6月，大慶油田鉆井三公司工程開發分公司30101鉆井隊技術人員在蒙古國塔木察格區塊施工期間，針對復合鉆井技術應用中的關鍵問題開展技術革新。該區塊普遍采用復合鉆井技術，配套的測斜工具與常規測斜工具存在顯著差異，其中作用于螺桿坐鍵接頭的測斜儀器（俗稱“驢蹄子”）在測斜作業中頻繁發生卡滯現象，需通過起鉆取出儀器才能繼續鉆進，且此類問題在復合鉆井中的發生率居高不下。通過技術革新后，到2024年底，在13口井的實驗中實現零卡鉆，平均每口井減少非生產時間17.5小時，鉆井周期縮短2.5%，有效降低了起下鉆風險，為區塊高效施工提供了技術支撐。
原有技術痛點分析與問題診斷?
塔木察格區塊地質條件復雜，復合鉆井技術作為提高鉆進效率的關鍵手段被廣泛應用。該技術通過井下動力鉆具與轉盤聯合驅動鉆頭作業，可實現高轉速、高扭矩鉆進，但對配套工具的適配性提出了更高要求。測斜儀器作為井眼軌跡控制的核心設備，其底部“驢蹄子”裝置與螺桿坐鍵接頭的配合精度直接影響施工連續性。?
現場調研顯示，原有測斜儀底部“驢蹄子”裝置與測斜儀主體采用硬連接結構，無緩沖設計，在復合鉆井高轉速、強振動環境下，儀器與螺桿坐鍵接頭頻繁發生剛性碰撞（圖1：革新前實物照片）。長期沖擊導致“驢蹄子”裝置變形、磨損加劇，其外形尺寸與坐鍵接頭配合間隙發生變化，極易造成卡滯。統計數據表明，2022年該區塊使用原有裝置施工的20口井中，發生“驢蹄子”卡鉆事故12起，平均每口井因卡鉆導致的非生產時間達23小時，最長單次處理時間超過36小時，不僅延誤鉆井周期，還增加了起下鉆過程中的井噴、設備損壞等安全風險。?
進一步分析發現，硬連接結構的缺陷還導致測斜數據穩定性下降。在振動沖擊下，測斜傳感器易出現瞬時信號中斷，數據采集誤差率升高至8%，影響井眼軌跡控制精度。此外，頻繁起下鉆導致泥漿循環中斷時間延長，井眼凈化效果減弱，部分井段出現井眼縮徑現象，給后續施工埋下隱患。這些問題成為制約塔木察格區塊復合鉆井技術高效應用的主要瓶頸。
圖1：革新前實物照片
測斜儀器緩沖裝置技術革新與原理設計?
針對原有“驢蹄子”裝置硬連接缺陷，技術團隊開展專項攻關，核心革新思路是在測斜儀與“驢蹄子”之間增設緩沖結構，通過柔性連接吸收沖擊能量，避免剛性碰撞。該設計借鑒汽車減震器的工作原理，利用鉆井過程中循環的泥漿替代減震器中的液壓油，構建自適應緩沖系統（圖2）。?
圖2：革新后實物照片
緩沖結構主要由活塞、缸體、泄壓孔和復位彈簧組成（圖2：革新后實物照片）。缸體兩端分別與測斜儀主體和“驢蹄子”裝置連接，內部活塞隨沖擊載荷往復運動。當測斜儀器與螺桿坐鍵接頭發生碰撞時，活塞受壓向缸體內部移動，將缸腔內的泥漿通過直徑2mm的微小泄壓孔壓出，利用泥漿流動阻力消耗沖擊能量；沖擊載荷消失后，復位彈簧推動活塞復位，缸腔通過補液通道從環空吸入泥漿完成充液，為下次緩沖做好準備。?
結構參數優化通過有限元仿真完成，重點驗證了泄壓孔直徑、活塞行程與緩沖效果的匹配關系。仿真結果顯示，當泄壓孔直徑為2mm、活塞行程8mm時，可將沖擊加速度從原有硬連接的1500g降至300g以下，沖擊力衰減率達80%，完全滿足儀器抗沖擊要求。同時，緩沖裝置采用高強度合金鋼材質，表面經氮化處理，硬度達HRC55以上，耐磨性較原有裝置提升3倍，適應區塊高研磨性地層的使用環境。?
裝配工藝上，緩沖裝置與測斜儀主體采用螺紋連接加定位銷固定，確保同心度誤差不超過0.1mm，避免因偏心導致的附加振動。裝置整體長度控制在150mm以內，重量增加不超過1.5kg，不會對測斜儀器的下放深度和靈活性產生影響，完全適配區塊現有鉆井工具串組合。?
配套技術優化與現場應用創新?
2023年6月，在解決“驢蹄子”卡鉆問題的基礎上，鉆井三公司工程開發分公司30101鉆井隊技術團隊結合塔木察格區塊施工特點，開展多項配套技術優化，進一步提升施工效率與安全性。?
泥漿回收系統革新是降低勞動強度的關鍵舉措。原有起下鉆作業中，轉盤下方泥漿飛濺問題突出，不僅污染封井器、鉆臺等設備，還導致泥漿浪費，單日清理耗時超過2小時。技術人員利用廢舊鐵板焊接制成直徑1.2m的錐形泥漿傘，通過支架固定在轉盤下方，傘面坡度設計為30°，確保泥漿定向導流；同時加裝DN100mm泥漿管線，將收集的泥漿直接輸送至泥漿罐，實現循環利用?，F場應用顯示，該裝置泥漿回收率達90%以上，設備清潔周期從每日1次延長至每周1次，單井節約泥漿材料成本約8000元。?
鉆井參數優化通過井下動力鉆具與復合鉆進參數匹配實現。技術團隊建立了“轉速-扭矩-排量”動態調整模型，根據不同井段巖性特點實時優化參數：在松散砂巖段采用低轉速（80-100r/min）、高排量（30-35L/s）組合，減少井眼垮塌風險；在致密泥巖段提高轉速至120-150r/min，配合高扭矩螺桿鉆具增強破巖能力。同時建立24小時參數監控機制，通過隨鉆監測系統實時采集鉆壓、扭矩、井斜等12項參數，發現異常立即停機調整，確保參數始終處于最優區間。?
設備維護保養技術升級同樣不可或缺。針對區塊低溫環境（冬季最低溫度-35℃）對鉆井設備的影響，技術團隊對動力系統、液壓系統進行防寒改造：將液壓油更換為低溫抗磨型號，油箱加裝電加熱裝置；對鉆井泵缸套、活塞等易損件采用鍍鉻工藝處理，配合保溫套防護，使設備冬季故障率下降40%。建立“班前檢查-班中巡檢-班后保養”三級維護制度，關鍵設備實行“一備一用”冗余配置，確保施工連續性。
綜合成效與技術啟示?
到2024年底，革新成果應用取得了較好的經濟效益：13口實驗井累計減少非生產時間227.5小時，按鉆井日費2萬元計算，節約成本約18.96萬元；設備損耗率降低使維修費用減少12萬元；加之泥漿節約與效率提升，總經濟效益超50萬元。安全方面，全年未發生因起下鉆導致的人身傷害或井眼事故，安全隱患整改率達100%，實現“零事故、零污染”施工目標。?
技術革新成果獲甲方高度肯定，鉆井總監評價：“別看30101隊是‘新來的’，打出來的井可都是‘免檢產品’”。在年度審核中，團隊施工的4口交井全部獲評“優質工程”，成為區塊標桿。蒙古國石油公司已將緩沖式測斜裝置納入推薦技術目錄，邀請團隊開展技術交流培訓。?
本次攻關形成三項關鍵經驗：一是堅持問題導向，從現場痛點出發逆向設計解決方案，確保技術實用性；二是注重低成本革新，利用廢舊材料與成熟原理改造設備，降低推廣門檻；三是強化系統思維，將單一裝置革新與參數優化、流程改進相結合，實現全鏈條效率提升。這些經驗為海外復雜區塊鉆井技術升級提供了可復制的“大慶方案”。?
塔木察格區塊的技術革新實踐證明，基層技術團隊的創新活力是破解開發難題的關鍵。面對海外市場的嚴峻挑戰，唯有持續深耕技術、優化工藝，才能在復雜環境中筑牢發展根基，為油田海外開發事業注入不竭動力。?
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