石油钻井中旋冲钻井技术的应用探讨

潘冬兴(中国石化集团国际石油工程有限公司， 北京 100020)

石油钻井中旋冲钻井技术的应用探讨

潘冬兴(中国石化集团国际石油工程有限公司， 北京 100020)

作为当前石油钻井领域颇为关注的热点课题，旋冲钻井技术可以有效实现深井硬地层快速钻进，文章介绍了旋冲钻井技术的工作原理，对液动和气动两种冲击器在石油钻井领域的应用优势进行列举，并结合国内旋冲钻井技术的应用现状，探讨了其技术优势，并指明了旋冲钻井技术可能的发展方向。

液动旋冲钻井;气动旋冲钻井;冲击器;应用

1 旋冲钻井技术基本原理

在常规旋转钻井技术基础上，在钻头的顶端位置装设冲击器，通过高压气体(也有用钻井液的)的带动，生成高频率冲击力，不断向冲击器施加压力进而传递给前端钻头，通过这一过程便保证了旋转同时冲击钻进的实现[1]，与传统的钻井技术比较而言，这种旋转与冲击钻进同时进行的技术可以有效实现坚硬岩石开挖环境的钻进，即在钻进过程中逐渐向钻头施加由小到大的压力，并持续钻进，极大克服了传统钻井技术所存在的问题，此外还具有工作效率高、成本低、钻头磨损小等优点。

2 旋冲钻井技术的应用现状

旋冲钻井所具有的碎岩机理及鲜明的技术优势使得该技术诞生后，很快广泛应用于矿山、采石、地质勘探、石油钻井、油气田勘探等方面。作为旋转钻井技术的核心设备，冲击器这一井下动力工具的性能直接决定旋冲钻井的效果，冲击器主要包括液动、气动、电动、气液混合冲击器和机械作用式冲击器等类型，其中液动和气动两种冲击器在石油钻井领域应用最为广泛[2]。

2.1 液动旋冲钻井技术

该技术所采用的液动冲击器借助高压水或钻井液为动力介质，成为液动旋冲钻井最核心的井下动力钻具，由上世纪初期俄国工程师率先设计。在过去，液动冲击器由于具有单次冲击功率低、冲击频率高、钻井深度小等弊端，并为广泛应用于深井石油钻井实践。近几年来，油气田钻井逐渐向纵深部发展，液动冲击器在解决硬地层钻进效率低、钻头寿命短等问题方面日渐突显出优势性能[2]。

2.2 气动旋冲钻井技术

二十世纪四十年代气动冲击旋转技术开始应用于采矿工业领域，该技术可以克服车装钻机所采用牙轮钻头钻进硬岩层过程中很难满足钻进所需的压力要求的难题，而利用压缩空气作为动力介质。与液动冲击旋转钻进相比，气动冲击旋转钻进介质密度小，气柱静压力小，岩石更容易破碎，钻进效率约为液动冲击旋转钻进的3～5倍，除可以利用纯粹的压缩空气作为介质外，还可以利用不同配合比的气液混合介质。

该技术受空气钻井技术发展的限制而在国内石油钻井领域发展缓慢，空气钻进技术复杂，所使用设备配置高、投资大，在过去发展较为滞后，近年来气动旋冲技术开始广泛受到国内各大高校及研究院所的关注，并开始普遍运用于各大油田。

2004年吐哈油田在玉门油区，成功运用空气钻井、雾化钻井等五项国内气动旋冲钻井技术钻出第一口工程探索井，开创了单井符合空气钻井的国内记录。接着四川石油管理局利用空气钻井技术，实现了2570.15m深井的气动旋冲钻井，开创了最新的国内气动旋冲钻井的井深记录。同年，大港油田所承钻的首口大庆油田空气钻井试验成功后，便再次成功承钻新疆油田两口空气钻井，收效甚好。结果表明，气动选冲钻井技术除了能保证空气钻技术的有效应用，并保证钻进效率的成倍提高和钻采成本成倍降低之外，还能大大缩短钻井周期，这种先进的钻进技术尤其适用于硬地层油气田的开发与钻探[3]。

3 钻井技术的发展前景

综上所述，旋冲钻井技术在油气田开发领域拥有远大的发展和应用前景，地层岩性硬度高、可钻性差的现象较为普遍，旋转钻井技术可以彻底改善传统技术低效率的破岩方式，通过全新的结构设计与科学原理的指导运用，可以有效实现钻探旋转和钻进两个过程的同时进行，钻井效率和钻进速度明显改善。但是当前钻井实践中，受油田企业资金实力和劳动生产率等因素的制约，其技术水平落后，尚未掌握钻采领域的核心技术，缺乏强有力的科学理论指导，先进技术方面科研水平低下等普遍存在，在旋冲钻井技术方面应重点做好以下工作。

4 结语

为满足不同地层条件的钻探要求，加强钻井工艺多样化及多工艺综合技术的理论与实践研究；冲击器是钻井工艺技术的核心，故应将冲击器这个钻井技术的核心部件作为研究的重中之重，保证其能够适应不同的钻井需要，除了重点研究冲击器外，与冲击器相配套的钻头等也必须尽快纳入研究之列；按照外形，研究开发出能够真正适应我国各大油田开发实际的钻头和冲击器；拓展冲击器适用范围，使其进一步应用并适用于直井、定向井和大位移井等的钻探，并做好与之相配套的钻井泵、空压机、除砂器等配套设备的研发、改进与升级，利用先进的科学理论指导冲击器的结构与参数设计。

[1]叶尔沙得可·沙德尔.旋冲钻井技术在石油钻井中的应用[J].石化技术,2016,23(04):266.

[2]邓元洲,罗园,宋军正.旋冲钻井技术在石油钻井中的应用[J].化工管理,2016,(11):116.

[3]张凯.浅谈旋冲钻井技术在Tamsag油田应用的可行性[J].中国石油和化工,2013,(09):54-56.