石油钻井中旋转冲击钻井技术的应用研究

石油钻井中旋转冲击钻井技术的应用研究

杨炜 黄要选 陈天宇

西部钻探工程有限公司准东钻井公司 新疆克拉玛依 834000

摘要:现代石油企业要想确保自身在最低成本下创造出最大的经济效益，并充分满足市场用户对石油产品的需求，就必须创新研发应用石油钻井技术。旋转冲击钻井技术在石油钻井中应用日益广泛，使得石油的开采效率及质量都得以提升，提升石油开采企业的经济效益。因此，在石油钻井中加强旋转冲击钻井技术的应用对研究具有重要的推动作用。基于此，本文主要对石油钻井中旋转冲击钻井技术的应用进行了有效的研究。

关键词：石油钻井；旋转冲击钻井技术；应用研究

引言

且目前激烈的石油市场竞争也对钻井效率和质量提出了较高的要求，推动石油钻井相关技术的不断进步和创新。目前旋转冲击钻井技术在石油钻井工程的应用较为广泛，而且对于提高石油钻井公司的钻井效率和质量具有重要作用。

1冲击旋转钻井的技术原理分析

在石油钻井中应用旋转冲击钻井技术的原理就是在普通的旋转钻井工程条件下对冲击器的作用和功能进行额外增加。通常需要在石油井底的上端进行冲击器的增设，或者是增设在岩心管的上端。冲击器的应用利用的是井底高压气体以及钻井液推动时产生的动力而进行运动，当冲击器与钻头进行撞击时，二者的冲击动载以及静压旋转会共同作用来实现岩石的破碎。在这二者的共同作用下不仅会进行大体积的破碎以及提高破碎岩石的运动速度，还可以进行岩石裂隙的扩张。

2石油钻井中旋转冲击钻井技术的应用

2.1液动旋转冲击钻井技术

在液动旋转冲击钻井技术施工中起主要作用的是：液动冲击器，其运作主要介质是钻井液。液动冲击器在石油钻井中的主要驱动介质是：高压油、水压以及水力。由于液动冲压器的特点是具有能量消耗低、工作效率高、需要设备少等，使得其在石油钻井的应用较为广泛。由于液动旋转冲击钻井技术在运作时需要的运动部件少，而且不受井深与围压影响，其具体参数可以针对钻井技术及围压等参数进行及时调整，以实现大面积破碎。在液动冲击旋转钻井技术的实际应用中，可以按照以下方式进行参数设定：（1）冲击功参数选择。在进行冲击设备参数的选择时，应参考实际的岩石情况来进行设置。一般条件下，在钻井作业过程中需要将参数设定在200J以上，但是通常不能够＞300J，这样能够使设备的冲击效果达到最佳。在遇到复杂的地质岩层时，应适当的提升冲击参数，但是其最高不能＞600J，超过这一值将会极大的影响设备的冲击寿命。另外需要注意的是，部分冲击设备在钻头的设计中存在一定的缺陷，为了保证安全性，应避免冲击超过设备运行的实际负荷，一直将冲击参数保持在合理的范围之内，在保证工作效率的同时，对设备进行良好的保护。（2）冲击频率参数选择。通常情况下，冲击频率参数会控制在20Hz左右，这样能够保证设备冲击的有效性，使设备运行的经济消息最大化。（3）钻压参数选择。设备的运行情况会直接受到钻压参数的影响，钻压参数对于固定钻压效率，保证钻井效果具有非常重要的作用，同时还会影响到设备的破损程度，另外其实际的钻井速度能够直接的影响到设备的使用周期，因此需要做好钻压参数的选择。在实际的工作中，钻压通常控制在常规钻井的2/3，这样能够有效的保护钻压设备，从而高效的完成钻压作业。

2.2气动旋转冲击钻井技术

在气动旋转冲击钻井技术施工中起主要作用的是：气动冲压器，其应用范围主要在于采矿工业等。气冲冲击器分为：有阀、无阀。气动冲压器具有介质密度低和岩石易破碎的特点。气动旋转冲击器在国内的主要应用：石油钻井、钻凿水井、采石厂等范围。与液动冲击旋转钻井技术相比较，气动冲击旋转钻井技术通常被应用在采矿工业领域中，并且所采用的冲击器是以气动性能为主的。气动冲击旋转冲击器主要被分为了两种类型：一种是有阀冲击器；另一种则是无阀冲击器。它们两者之间的区别在于上下运动的压缩空气是否由配气机构阀片展开科学控制。在石油钻井工作中应用气动冲击器的优势特点是其介质密度相对较低，能够更加轻松冲击破碎岩石。与此同时，气动冲击器在钻井作业中的应用通常不会发生重复破碎现象，从而保障了良好的钻井质量和效率。在当前市场上，气动冲击旋转钻井技术的冲击器设备发展较为成熟完善，已经有了四十多种冲击器型号，同时还具备了各式各样的冲击钻头，比如常见的金刚石、三牙轮等。气动冲击旋转技术除了被应用在采矿行业领域中，还被广泛应用在石油钻井、钻凿水井以及滑坡防护等工程孔中。如图3所示为Gerald设计的空气锤结构，该空气锤结构特点是具备了特殊的空气传输槽、导向部分以及底阀，能够保障结构中空气通道的相互协调作用，交替驱使空气锤活塞展开上下运动作业。

3冲击旋转钻井技术在石油钻井工作中的应用效果分析

提升石油钻井的冲击破碎效果。石油钻井人员通过将DGSC型液动射流冲击器与旋转钻头进行有效连接，能够有效提高周期性冲剂载荷，减少接触时间，提升接触应力。一旦冲击载荷得到明显提升就会随之产生振动现象，这样一来就会促使应力集中，从而提升石油钻井的岩石冲击破碎效果，提高整个石油钻井工程的施工效率，确保石油企业在规定时间内完成石油钻井任务。确保石油井底的良好清洁度。石油钻井人员通过科学应用DGSC型液动射流冲击器。能够顺利进行优化调节和聚集，促使形成一个高速运动作业水团，进而能够确保石油钻井井底的良好清洁度，避免各种杂物遗留在石油井底，影响到石油资源的清洁开采生产。满足现代石油企业钻井过程的钻距长、钻井深等施工要求。冲击旋转钻井技术在石油钻井中的应用，具备了较强的抗压强度和较为牢固的接头密封性，这样能够实现高效持续地进行石油井下钻井作业任务，达到石油钻井的钻井深、钻距长等施工要求。

4冲击旋转钻井技术在石油钻井工作中应用前景分析

目前在石油钻井中应用的旋转冲击钻井技术中的冲击器可以按照直径的不同分为多种不同的类型和系列产品，而且旋转冲击钻井技术工艺也在向多工艺方向发展，实现对硬岩钻井问题的有效解决。此外，在石油钻井领域中目前的冲击器正在向3000m的方向进行深入研究，并且向大单次冲击功方向发展来实现冲击器应用可靠性以及使用寿命的提高和延长。此外，在石油钻井工程中，由于从直井向定向井方向发展以及向大位移井方向发展，因而也扩大了此技术在石油钻井中的应用范围。不仅如此，目前对冲击器的相关仿真等计算和研究的技术不断提高和创新，实现对冲击器结构和参数的改进和提高，提高此技术的能量利用效果，并满足深部勘探和开发的应用需要。针对不同的石油钻井领域还可以对旋转冲击钻井的钻头以及配套设备进行优化设计，确保所选择钻头的最优性，提升该技术的推广和应用。

结束语

由于我国目前的石油技术不能满足对石油资源的需求，因此我国需要不断的更新发展石油勘探及开采技术来满足我国对于优质石油的需求量。因此，在石油钻井中运用旋转冲击钻井技术可满足对石油的需求量及弥补石油开采技术中存在的问题，使石油勘探开采人员能更好开采出优质石油资源，来满足我国的能源需求，促进经济的发展。

参考文献

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