主动减震器在天星1井应用浅析

摘要：目前油田使用的井下减震装置一般为补偿钻具长度的伸缩类阻尼减震器或者为液压式减震器，随着使用时间增加，容易造成弹簧失效及液压油泄漏等不利因素，天星1井使用的主动减震器采用固定的无伸缩的活动部件，通过内筒均匀分布的平衡内磁瓦的磁力耦合作用，起到减震效果，在筇竹寺组及灯影组使用主动减震器后，273.1mm牙轮钻头使用寿命达到了140h，大大的增加了钻头使用寿命，给钻井生产提速并节约了钻井成本。

关键词：主动减震器 天星1井 震动载荷 震动疲劳

1 概述

主动减震器主要应用于油田的钻井中，与钻铤配合使用。钻头产生的钻铤跳动振幅，被减震器以陀螺的稳力控制，以此消除钻头切削地层的跳动所产生的激振以及各种涡动状态，能够延长钻具的使用寿命，也能提高钻头切屑稳定性而提高钻井的速度，避免断落事故的发生。

目前，由于井下减震装置主要为补偿钻具长度的伸缩类阻尼减震器，如弹簧式被动减震，或者为液压式被动减震。其中，弹簧式减震容易导致弹簧出现疲劳，然后最终使钻铤上加重负荷。而液压式被动减震装置对其自己的活塞密封性能要求相对较高，因为在高井围压下，极大地增加了活塞密封载荷，造成液压油易泄漏而失去减震功能，导致工作性能不稳定，并且因为内部的活塞无阻尼伸缩的冲击，引发重大的钻具安全隐患。

本井使用的主动减震器成功解决了以上被动减震器带来的不利因素，发生源产生的振动载荷能够使工作性能稳定可靠。此外，减震器外筒是固定的无伸缩的活动部件，其上下连接与普通钻杆扣一样的连接，所以是本安型钻具，具有自稳特性，工程安全系数很高与普通钻铤相同，即使损坏也不会影响钻井的正常工作。

2 工作原理

主动减震器分为三个部分，即传动耦合段、减震段及过滤段。过滤段起过滤泥浆，缓释泥浆冲击的作用。传动耦合段上有定子和转子，转子将泥浆的冲击力转换为动力，转动轴承套及外磁内筒一起旋转运动，通过筒内分布平衡外磁瓦与隔离筒内的平衡内磁瓦的磁力耦合作用，将扭矩传递到耦合轴。耦合轴通过花键连接，将扭矩传递给减震段的平衡轴，平衡轴一端用轴承组作为轴向支撑和径向支撑，外部由平衡筒与过度接头相连密封。

3 工程简况

天星1井位于四川省广元市旺苍县麻英乡水峰村2组，是中石化勘探南方分公司布置在四川盆地米仓山前缘天星坪构造的一口预探井，设计井深3050m。由胜利西南分公司50783队承钻。以预探天星坪圈闭震旦系灯影组、寒武系仙女洞组、石龙洞组储层发育情况及含气性，兼探奥陶系和志留系储层及志留系、寒武系页岩气。

钻头程序：Φ444.5mm钻头×112.44m+Φ311.2mm

×1127.5m

套管程序：Φ339.7mm导管×112m+Φ273.1mm套管×1126.28m

寒武系筇竹寺组：预计钻厚610m，上部为灰-黄灰色粉砂质页岩、砂岩；下部为灰黑色炭质页岩、粉砂岩。与灯影组成平行不整合接触。

震旦系灯三段：预计钻厚275m，岩性以灰、灰白色中-厚层状白云岩及厚块状硅质白云岩为主，夹灰-灰黑色硅质白云岩、硅质岩。与等二段整合接触。

2012年10月17日21：30二开，本井于2012年8月25日0：00一开开钻，10月3日5：40使用Φ311.2mm钻头钻至井深1147米中完（1127.5-1147电测领眼）。2012年12月8日3：00-12月16日17：00使用Φ273.1mmHJT

537GK+主动减震器二开钻进，进尺129m，纯钻时间138.5

h，机械钻速0.9m/h。

钻具组合：Φ241.3mmHJT537GK（水眼14×3）×0.25m +随钻打捞杯×0.92m+Φ177.8mm减震器×3.9m+

Φ177.8mm钻铤×17.94m+Φ237mm螺扶×1.89m+

Φ177.8mm钻铤×146.45m+411×410旁通阀×0.45m+

Φ127mm加重钻杆×54.98m+Φ127mm钻杆+方保×0.5m+下旋塞×0.41m+411×520×0.5m+方钻杆（防磨接头2只）

钻遇层位：寒武系筇竹寺组、震旦系灯三段。

钻井参数：钻压16-18kN、泵压11-12MPa、密度1.45g/cm3、粘度47-52s、转速50-75rpm、钻遇层位筇竹寺组、灯影组三段、岩性为灰黑色含粉砂碳质泥岩、灰色含灰白云岩、浅灰色泥晶白云岩、灰色硅质泥晶白云岩。

4 认识与建议

HJT537GK牙轮钻头进尺129m，纯钻时间138.5h，机械钻速0.9m/h，起出后发现有少量切削齿崩断、主切削齿正常磨损、轴承不旷动，大大的减少了起下钻次数，提高了钻井速度，通过此次试验发现主动减震器具有以下特点和优势：

①此减震器外筒而言没有相对的伸缩运动，大多数都是固定的外筒，操作相对简单便捷，在工程安全上同等于普通的钻杆，大大提高了钻井安全性。

②将以往的被动减震更改为主动减震，通过控制动力源的转速、摆块的数量以及减震轴的节数，以此适应不同范围的抵抗振动，大大稳定工作性能，提高减震效果。

参考文献：

[1]陈俊，刘谋芳.提高钻井工程预算精度的研究[J].西安石油学院学报（自然科学版），1997（01）.

[2]王朴，郝运轻，刘宝军，边雪梅，谢忠怀，何青芳.现场随钻快速岩性鉴定技术在钻井工程和地质中的应用——以胜和1井为例[J]. 河南石油，2005（06）.

[3]牛淑珍.浅谈钻井时效分析在提高钻井速度中的作用[J].中国石油和化工标准与质量，2011（07）.

作者简介：王鑫（1982-），男，四川内江人，中石化胜利西南分公司70168钻井队，工程师，研究方向：钻井工程。endprint