石油钻井中旋冲钻井技术的应用探讨

张志远

（大庆钻探工程公司钻井一公司，黑龙江大庆163411）

石油勘探中石油钻井是其中的重要组成部分，石油开采的质量和效率都与石油钻井技术有着密切的关系。我国石油钻井技术在最近的几年中得到了飞速的发展，但是在深井的开采过程中还存在着一定的问题，深井的底层比较坚硬，传统钻井技术很难进行钻进，旋冲钻井技术的应用，很好地解决了深井底层坚硬的问题，促进了深井钻井技术的长远发展。旋冲钻井技术可以分为气动旋冲钻井技术与液动旋冲钻井技术两种类型，在实际的钻井过程中，根据现场的实际情况选择最佳的旋冲钻井技术。

1 旋冲钻井技术的应用现状

旋冲钻井技术是在碎岩机理的基础上发展而来的，随着旋冲钻井技术研究力度的不断加大，目前在我国的各个领域中都有所应用，例如地质勘探、石油钻井、矿石开采等。旋冲钻井技术是目前比较先进的一种核心技术，其中关键的零部件就是冲击器，直接影响旋冲钻井的效果。我国市场上冲击类的类型主要为气动、液压、电动等，其中石油钻井过程中应用比较广泛的为气动与液压两种。

1.1 液动旋冲钻井技术

液动冲击器是液动旋冲钻井技术中的关键部件，高压水或者钻井液是其主要的动力来源，液动旋冲钻井机中井下动力钻具是其中重要的组成部分。液动旋冲钻井技术是一位俄国科学家在20世纪初期研究成功的，液动冲击器的单次冲击功率因为当时技术水平的限制，频率较高，钻井的深度也比较浅，不能满足深井石油钻井的需求。我国在最近的几年中对钻井技术的研究取得了很大的进步，科技水平不断的提升，有效地解决了钻头使用寿命短、硬质地层钻进效率低等问题，液动冲击器的应用效果越来越显著。

1.2 气动旋冲钻井技术

动旋冲技术在20世纪40年代采矿行业中应用比较广泛，该技术主要将压缩空气作为气动旋冲钻井的动力源，利用压缩空气对车装钻机工作过程中压力不足的问题进行解决。气动冲击旋转技术与液动冲击旋转技术相比较，有着气柱静压力小、介质密度小、岩石更加易碎、钻进效率高等优势，气动旋冲钻井技术通常效果为液动冲击旋转钻进的3～5倍。

2 旋冲钻井技术工作原理以及应用特点

2.1 工作原理

旋冲钻井技术是在传统钻井技术的基础上发展和创新的，旋冲钻井技术比传统钻井技术有着更好的冲击力，旋冲钻井技术利用冲击器的活塞运动撞击钻头，实现钻头冲击力、钻冲效率的提升。

2.2 应用特点

（1）钻头在冲击器的作用下实现对岩石的冲压，钻头的旋转运动可以实现岩石的顺利破碎。针对一些比较坚硬的岩石，破碎的难度比较大，通常可以采取体积破碎法，有效地对冲钻效率进一步提升，还能降低钻头的损耗，控制钻井施工成本。

（2）高频冲击破碎法在旋冲钻进过程中的应用，有着耗时少、效率高的特点，在岩石破损的瞬间避免其发生岩性变化。同时高频冲击破碎法钻头的稳定性较高，钻进过程中钻头不会发生偏斜力矩的情况，井眼轨迹比较规则，钻井质量得到保障。

（3）高频冲击破碎方式在旋冲钻井技术中能够降低钻头的磨损程度，延长钻头的使用寿命。同时我们需要高度重视钻压和转速在钻井过程中的合理控制，实时对受力情况进行检测，保障钻进质量和钻进效率。

3 旋冲钻井技术的应用

3.1 旋冲钻井技术的应用

传统的小直径冲击器已经不能满足现代石油钻井的需要，因此在钻井使用的目前广泛的应用大直径的冲击器，已经呈现出多工艺化的发展趋势。冲击器在使用中的主要功能就是将地层中坚硬的岩石击碎，尤其要注意的就是一旦井深超过3000m，在钻进施工作业过程中要高度重视冲击器的使用方式，延长冲击器的使用寿命，提高我国石油井深的开采质量和开采效率。同时我们还要根据钻进的实际情况，选择与钻头配套的技术，根据钻井实际环境选择技术含量高、适应强的钻头，保障钻进的速率。对冲击器的应用范围适当地进行扩大，不仅能够在直井钻井中满足使用需求，还要在定向井钻井中满足使用需求。同时对冲击器的适应性进一步提升，在信息化高度发展的今天，在旋冲钻井技术中不断地应用计算机技术，实现各种参数的计算处理，了解和熟悉冲击器的操作流程，根据实际的情况科学合理的调整冲击器的各项参数，保障冲击器利用率的最大化。

3.2 旋冲钻井技术的具体应用

气动旋冲钻井技术的主要应用原理就是利用高压气体实现旋冲钻井，气动旋冲钻井技术在我国的石油钻井施工中应用比较广泛。根据配气方式的不同，气动旋冲钻井技术可以分为有阀式气动旋冲钻井和无阀式气动旋冲钻井。有阀式气动旋冲钻井技术主要是通过高压气体进行合理的调整与控制；无阀式气动旋冲钻井技术主要是通过缸体与侧壁之间的往复活塞运行实现控制与调节。高压气体因为其整体密度较小，通常情况下产生的气柱压力很容易造成岩石的破碎，如果井底没有其他杂物比较干净，岩石碎屑在风速较高时会连续破碎。气动旋冲钻井技术的效率比较高，缺点就是操作流程比较复杂，投资成本比较高。我国的气动旋冲技术与国外发达国家相比较，还存在一定的差距，我国的气动旋冲钻井技术需要不断的研究和创新，在未来的石油钻井施工过程中有着巨大潜力和价值。

4 旋冲钻进技术在石油钻井中的未来展望

我国科学技术水平和社会经济在最近的几年中不断的发展进步，旋冲钻井技术也取得了一定的成绩，冲击器在各个领域中得到了广泛的应用，技术越来越成熟，并向着系列化、多工艺化的方向发展。坚硬岩石的钻进一直是石油钻井施工中的难题，针对参数3000m的冲击产品，想要提高其运行的稳定性，就要加大单次冲击功率，才能延长冲击器的使用寿命，满足目前现代化石油钻井深度勘探需求，为石油勘探工作奠定坚实的基础。相关工作人员在对旋冲钻井技术的研究过程中，还要根据施工现场的环境和实际情况选择合适的钻头，保障钻头的使用率，对旋冲钻井技术的应用范围进一步扩大，提高其钻井的宽度与广度，实现石油钻井效率的提升。

5 结语

经过以上的研究和分析，我国社会主义市场经济在最近的几年中不断的发展，造成石油资源的需求量越来越大，所以石油开采效率的提升是十分重要的，有效地降低我国对外来石油资源的依赖性，加强我国在世界舞台的竞争力。旋冲钻井技术在石油钻井施工中的应用，提高了我国石油的开采质量和开采效率，也保障了石油开采期间的安全、稳定，是促进我国石油企业可持续发展的重要技术手段。