石油钻井应用旋冲钻进技术的可行性探索

2017-03-04王勇中石化华北石油工程有限公司河南钻井分公司陕西延安727400

化工管理 2017年7期

关键词：液动附壁射流

王勇(中石化华北石油工程有限公司河南钻井分公司，陕西延安 727400)

石油钻井应用旋冲钻进技术的可行性探索

王勇(中石化华北石油工程有限公司河南钻井分公司，陕西延安 727400)

旋冲钻进技术作为一种有效的深井钻进技术，对石油钻井工程具有非常重要的意义和作用。本文在研究中主要以旋冲钻进技术为核心，探究石油钻井应用旋冲钻进技术的可行性，进而提高石油钻井的工作效率。

石油钻井；旋冲钻进技术；可行性；途径

随着社会经济和科学技术的发展，进一步促进了石油工业的完善与发展，同时对石油钻井工程提出了新的要求。旋冲钻井技术是石油勘探工作中的重要技术，可以在解决深井硬地层钻井问题的基础上，有效提高石油勘探综合效率与质量，进而为石油开采工作提供重要的保障。现如今，旋冲钻进技术已经成为业内关注和研究的重要课题，在这样的环境背景下，探究石油钻井应用旋冲钻进技术的可行性具有非常重要的现实意义。

1 旋冲钻进技术综合简述

(1)技术原理在旋冲钻进技术实际应用的过程中，在普通旋冲钻进基本功能之外，增设冲击器，冲击器属于井底动力机械类，一般会设置在井底钻头或者是岩心管上端位置，借助高压气体、钻井液促发活塞进行上下运动，不停撞击钻头，使得钻头受静压旋转与冲击动载的影响而达到击破岩石的目的。冲击动载在实际使用中可以对岩石造成重大破坏，使其裂缝扩张，导致大体积岩石破碎，加快岩石破碎速度和效率，进而有效提高石油钻井工作的综合钻井效率。

(2)技术特点在旋冲钻进技术在石油钻井工程应用的过程中，主要表现为以下几方面特点：第一，旋冲钻进技术在使用过程中，岩石破碎的主要原因是受钻头冲压与回转刮削综合作用下实现。针对较为坚硬的岩石，旋冲钻进技术采用体积破碎方式，并非传统淹没破碎方式，有效提高了钻井效率和钻井质量。第二，旋冲钻进技术利用高频冲击破碎的方式，时间短，使得岩石在极短破碎时间内不会产生岩性变化，同时钻头稳固性极高，一般不会产生偏斜力矩的情况，可以形成有利的井眼规则，保证钻井工作质量。第三，旋冲钻进技术采用高频冲击破碎方式可以减少钻头研磨，提高钻头的使用寿命。值得注意的是，由于高频冲击与回转实现施工特点，在钻进过程中要严格控制钻压与转速，实时观测钻柱实际受力情况，进而保证钻进效果。

2 旋冲钻进技术在石油钻井中的实际应用

(1)关键技术冲击器作为旋冲钻进技术的重要部件，直接关系到实际钻进效果。目前我国对冲击器的研究已经日渐成熟，冲击器一般主要包含液动冲击器、气动冲击器、电动冲击器、气液混合与机械作用式冲击器等，但在石油钻井领域中主要应用气动冲击器与液动冲击器两种。针对气动冲击器而言，在实际应用中的动力介质为压缩空气，包括有阀式与无阀式两种，有阀式主要利用活塞的上下运动产生动力，由阀片进行动力控制；无阀式则是借助活塞与缸体壁中的配气系统带领活塞的上下运动。液动旋冲钻进技术主要以高压水或者钻井液为介质，相比于气动冲击器而言，能源利用率相对较高，燃料消耗小，进而具有极强的经济性。以此为依据，本文在接下来的探究中液动旋冲钻进技术为对象，推出DGSC型液动射流冲击器，以研究应用效果。

(2)DGSC型液动射流冲击器 DGSC型液动射流冲击器中的控制机构主要由双稳射流元件组成，借助双稳射流元件的附壁性与切换性，使得可控流体可以根据有序进入冲击器，促发活塞作有规律的冲锤往复动作。其工作原理为图1所示，1为射流元件、2为缸体、3为活塞、4为冲锤、5为砧子、6为外管、7为钻头，P、E为信号孔，C、E为输出道。在水泵输出高压水后，通过钻杆柱接入元件1，此时喷嘴会形成附壁效应。若右侧附壁，液体从E输出进入2，以此促发活塞3与冲锤4撞击5，完成整个岩石冲击过程。同时，液体从E输出后会产生信号传输到F，活塞运行完成后改变附壁方向转为左侧。附壁左侧时液体通过C输出进入2缸体，促发活塞与冲锤，与此同时反馈信号传输到D，改变主射流附壁方向，实现附壁右侧完成上述运动。

(3)应用效果 DGSC型液动射流冲击器内部组建结构较为简单，在实际应用中运动部件相对较少，只有活塞冲锤进行运动，这种结构减少了冲击器在实际使用中的磨损情况，并不受钻井深度与围压的影响，进而较为适用于深井钻井工作。在实际使用中，旋冲钻进技术可以结合地层、井深、钻井技术等实际情况，调整冲击器性能参数，以提高冲击器的稳定性单次冲击功率，选择金属密封钻头，并配合硬质合金钻头，以提高大体积碎石效率。

3 旋冲钻进技术在石油钻井中的未来展望

随着旋冲钻进技术的应用与发展，经过长时间的研究探索，冲击器已经发展趋于成熟，并形成系列产品，以多工艺为发展方向，解决石油钻井中针对的硬岩石钻进难题。特别是对于参数3000m冲击产品而言，大单次冲击功率可以有效提高冲击器使用寿命与的工作稳定性，进而满足现代化石油钻井深度勘探的工作要求，为勘探工作提供重要的技术保障。从另一个角度上看，在炫宠钻井技术研究中，要根据施工需要和实际施工环境进行钻头选择，合理选用钻头可以有效提高钻井效率，有助于对旋冲钻进技术应用范围的拓展，使其逐渐向定向井的方向发展，拓展钻井宽度与广度。同时，借助现代化计算机技术，钻井参数与钻井工作环境进行模拟施工，探究石油净参数的不同对冲击器性能要求，调整冲击器内部结构，实现冲击器工作效率的提升，满足钻井工作需求。