水力振荡器在常规定向井中的应用

刘勇 李英素

【摘要】随着油田开发的不断深入和剩余油分布的要求，油气开采过程中定向井的应用越来越广泛起来，定向井在钻进的过程中，常常会因粘钻等情况的发生，影响钻进的实效性，减少钻具与井壁的静摩擦，这一问题始终困扰定向井的实际现场应用。本文从水力振荡器的机械原理入手，详细说明了该工具的传动方法，以钻井液作为动力源，可实现钻具与井壁之间静摩擦和动摩擦之间的转换。通过实践检验，能够提升钻机的钻进效率，缩短钻井周期。

【关键词】水力振荡;定向井;实践;应用

一、 定向井的特点

近年来，随着油田开发的深入，为了充分挖掘剩余油的价值，同时受到地面环境的影响越来越大，石油开采过程中定向井技术的应用规模日益增大么，特别是大位移定向井、长水平段定向井的应用正在迅速扩大。在钻井过程中，钻具在井眼曲率较大的井段，往往会产生较大的摩擦阻力，造成施工难度的提升，钻压无法有效应用，特别是那些低密度非均质地层，会因造斜井段大，造成粘钻情况的发生，工程施工过程中难以控制，无法有效传递钻压，严重影响了钻具的钻速和钻进效率，层位阻碍大斜度定向井应用路上的一条拦路虎。国内外油气田都开展了从地质到工程钻井井眼轨迹的研究与优化施工，但仍在部分井上出现磨阻大、托压的情况。

二、 水力振荡器的使用优势

1、 工具结构及原理

水力振荡器主要包括动力部分、轴承系统部分和配套振荡短节三个机械总成组成。工具的动力部分由一个马达构成，马达的下端固定有阀门，流体通过动力源进行输出，驅动轴承转动。与动力部分连接的是一个定阀片，转子转动，产生周期性的节流变化，使压力变化随周期作用在弹簧短节上，形成弹簧短节的不断受压变化，形成振动。

水力振荡器通过自身振动带动钻具产生振动，减少高速钻进过程中钻压传递与井底井眼之间的摩擦，提升钻压传递的有效性，改善动力钻具在定向井应用中钻压的调节，提升钻进的效率。

随着大位移定向井的应用和水平井段的增长，钻进模式正在受到越来越大的考验，水力振荡器利用简单的原理尽可能的解决了粘钻的问题，从成本的角度讲，利用了振荡的原理，工具简单有效，价格实惠，性价比高。

2、 优势特点

水力振荡器在工作状态下，具有自身的技术特点。首先，工具产生的振荡信号不会影响随钻测井工具的数据采集工作，同时自身抗干扰能力强，位置选择相对自由，且振荡本身能量小，不会对施工工具产生影响。其次，工具和钻头之间有很好的兼容性，可以和钻具进行有力配合，不会对钻头产生破坏，还能够提升PDC钻头的使用寿命。再有，水力振荡器对工具面产生了良性作用，改善了钻进过程中钻压的传递方式，加强了定向钻进。

3、 钻进操作原则

开始钻进时 ，不宜过大 ，应逐渐加压 ，找到一个机械钻速最快 的最佳契合点 （最优值 ） ， 然后保存该钻压钻进 ，切勿期望值过高 。 在滑动工况 ，第一次滑动 ，先将排量提起来 ，再逐渐加压 ;在复合工况 ，也要注意钻压 ，不宜过大。水力振荡器在小钻压钻进中 ，可有效地消除钻具重量在井壁某段 的聚集效应 ，如使用大钻压钻进 ， 振动短节的弹簧将受到压缩 ， 这样就会降低工具 的使用效果 。 在井斜较小的井眼钻井 中，水力振荡器应安放在受压位置（中性点以下） ，以避免跳钻发生 。

三、 认识与建议

第一，水力振荡器的应用能够有效降低钻进过程中的粘钻问题的发生，可以降低滑动托压问题，提升机械效率，提高设备的使用寿命，井底钻井的周期和费用，减少粘钻现象的发生。

第二，水力振荡器能够与常规工具进行配合使用，所发出的振荡信号与常规工具、PDC钻具之间不会形成干扰信号。

第三，在进行大斜度定向井钻进过程总，水力振荡器的应用可以减少钻头与井底之间的冲击现象，提升PDC等钻头的使用寿命。

第四，轴向振荡不会对MWD等信号的传输造成影响，对井下施工钻具没有影响。

第五，水力振荡器的使用，通过现场试验验证能够在不同程度上提升钻速，降低磨阻，减少换钻的次数，提升大斜度长水平段定向井的钻进效率。

第六，在定向井钻进施工中，减少了磨阻对于钻具的影响，减轻了大斜度井段的影响，能够形成较为完好的井眼轨迹，提升了综合钻完井的效率和经济效益。

四、结束语

轨迹控制问题是定向井钻井施工过程中的一大难点，根找到定向井钻井施工作业中需要考虑的问题，全方面、多角度的研究定向井钻井作业施工过程中轨迹控制的关键。安全、效率、效益是永恒的话题，更是实现石油定向井的生产高效运行和经济效益的双提高的目标所在。

水力振荡器能够使钻柱周期性振动，将钻柱静摩擦变为动摩擦，降低钻井过程中摩阻扭矩，保证钻头钻压的有效施加，提高机械钻速。可以部分替代水平段旋转导向，降低作业成本，提高勘探开发效益。 施工过程中，需要我们时刻将钻井过程中的各个环节的风险识别和考虑周全，依靠钻井设备和施工技术，结合丰富的知识和现场实践经验，形成有针对性的技术方案，力求把风险降低至最低，最终为促进石油行业的可持续发展和绿色环保理念的深入执行，提供有效的技术支持与深远的社会影响。

参考文献

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