王勇(中石化華北石油工程有限公司河南鉆井分公司， 陜西 延安 727400)

石油鉆井應(yīng)用旋沖鉆進(jìn)技術(shù)的可行性探索

王勇(中石化華北石油工程有限公司河南鉆井分公司， 陜西 延安 727400)

旋沖鉆進(jìn)技術(shù)作為一種有效的深井鉆進(jìn)技術(shù)，對(duì)石油鉆井工程具有非常重要的意義和作用。本文在研究中主要以旋沖鉆進(jìn)技術(shù)為核心，探究石油鉆井應(yīng)用旋沖鉆進(jìn)技術(shù)的可行性，進(jìn)而提高石油鉆井的工作效率。

石油鉆井；旋沖鉆進(jìn)技術(shù)；可行性；途徑

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)了石油工業(yè)的完善與發(fā)展，同時(shí)對(duì)石油鉆井工程提出了新的要求。旋沖鉆井技術(shù)是石油勘探工作中的重要技術(shù)，可以在解決深井硬地層鉆井問題的基礎(chǔ)上，有效提高石油勘探綜合效率與質(zhì)量，進(jìn)而為石油開采工作提供重要的保障?，F(xiàn)如今，旋沖鉆進(jìn)技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)關(guān)注和研究的重要課題，在這樣的環(huán)境背景下，探究石油鉆井應(yīng)用旋沖鉆進(jìn)技術(shù)的可行性具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 旋沖鉆進(jìn)技術(shù)綜合簡述

(1)技術(shù)原理 在旋沖鉆進(jìn)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的過程中，在普通旋沖鉆進(jìn)基本功能之外，增設(shè)沖擊器，沖擊器屬于井底動(dòng)力機(jī)械類，一般會(huì)設(shè)置在井底鉆頭或者是巖心管上端位置，借助高壓氣體、鉆井液促發(fā)活塞進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，不停撞擊鉆頭，使得鉆頭受靜壓旋轉(zhuǎn)與沖擊動(dòng)載的影響而達(dá)到擊破巖石的目的。沖擊動(dòng)載在實(shí)際使用中可以對(duì)巖石造成重大破壞，使其裂縫擴(kuò)張，導(dǎo)致大體積巖石破碎，加快巖石破碎速度和效率，進(jìn)而有效提高石油鉆井工作的綜合鉆井效率。

(2)技術(shù)特點(diǎn) 在旋沖鉆進(jìn)技術(shù)在石油鉆井工程應(yīng)用的過程中，主要表現(xiàn)為以下幾方面特點(diǎn)：第一，旋沖鉆進(jìn)技術(shù)在使用過程中，巖石破碎的主要原因是受鉆頭沖壓與回轉(zhuǎn)刮削綜合作用下實(shí)現(xiàn)。針對(duì)較為堅(jiān)硬的巖石，旋沖鉆進(jìn)技術(shù)采用體積破碎方式，并非傳統(tǒng)淹沒破碎方式，有效提高了鉆井效率和鉆井質(zhì)量。第二，旋沖鉆進(jìn)技術(shù)利用高頻沖擊破碎的方式，時(shí)間短，使得巖石在極短破碎時(shí)間內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生巖性變化，同時(shí)鉆頭穩(wěn)固性極高，一般不會(huì)產(chǎn)生偏斜力矩的情況，可以形成有利的井眼規(guī)則，保證鉆井工作質(zhì)量。第三，旋沖鉆進(jìn)技術(shù)采用高頻沖擊破碎方式可以減少鉆頭研磨，提高鉆頭的使用壽命。值得注意的是，由于高頻沖擊與回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)施工特點(diǎn)，在鉆進(jìn)過程中要嚴(yán)格控制鉆壓與轉(zhuǎn)速，實(shí)時(shí)觀測(cè)鉆柱實(shí)際受力情況，進(jìn)而保證鉆進(jìn)效果。

2 旋沖鉆進(jìn)技術(shù)在石油鉆井中的實(shí)際應(yīng)用

(1)關(guān)鍵技術(shù) 沖擊器作為旋沖鉆進(jìn)技術(shù)的重要部件，直接關(guān)系到實(shí)際鉆進(jìn)效果。目前我國對(duì)沖擊器的研究已經(jīng)日漸成熟，沖擊器一般主要包含液動(dòng)沖擊器、氣動(dòng)沖擊器、電動(dòng)沖擊器、氣液混合與機(jī)械作用式?jīng)_擊器等，但在石油鉆井領(lǐng)域中主要應(yīng)用氣動(dòng)沖擊器與液動(dòng)沖擊器兩種。針對(duì)氣動(dòng)沖擊器而言，在實(shí)際應(yīng)用中的動(dòng)力介質(zhì)為壓縮空氣，包括有閥式與無閥式兩種，有閥式主要利用活塞的上下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)力，由閥片進(jìn)行動(dòng)力控制；無閥式則是借助活塞與缸體壁中的配氣系統(tǒng)帶領(lǐng)活塞的上下運(yùn)動(dòng)。液動(dòng)旋沖鉆進(jìn)技術(shù)主要以高壓水或者鉆井液為介質(zhì)，相比于氣動(dòng)沖擊器而言，能源利用率相對(duì)較高，燃料消耗小，進(jìn)而具有極強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。以此為依據(jù)，本文在接下來的探究中液動(dòng)旋沖鉆進(jìn)技術(shù)為對(duì)象，推出DGSC型液動(dòng)射流沖擊器，以研究應(yīng)用效果。

(2)DGSC型液動(dòng)射流沖擊器 DGSC型液動(dòng)射流沖擊器中的控制機(jī)構(gòu)主要由雙穩(wěn)射流元件組成，借助雙穩(wěn)射流元件的附壁性與切換性，使得可控流體可以根據(jù)有序進(jìn)入沖擊器，促發(fā)活塞作有規(guī)律的沖錘往復(fù)動(dòng)作。其工作原理為圖1所示，1為射流元件、2為缸體、3為活塞、4為沖錘、5為砧子、6為外管、7為鉆頭，P、E為信號(hào)孔，C、E為輸出道。在水泵輸出高壓水后，通過鉆桿柱接入元件1，此時(shí)噴嘴會(huì)形成附壁效應(yīng)。若右側(cè)附壁，液體從E輸出進(jìn)入2，以此促發(fā)活塞3與沖錘4撞擊5，完成整個(gè)巖石沖擊過程。同時(shí)，液體從E輸出后會(huì)產(chǎn)生信號(hào)傳輸?shù)紽，活塞運(yùn)行完成后改變附壁方向轉(zhuǎn)為左側(cè)。附壁左側(cè)時(shí)液體通過C輸出進(jìn)入2缸體，促發(fā)活塞與沖錘，與此同時(shí)反饋信號(hào)傳輸?shù)紻，改變主射流附壁方向，實(shí)現(xiàn)附壁右側(cè)完成上述運(yùn)動(dòng)。

(3)應(yīng)用效果 DGSC型液動(dòng)射流沖擊器內(nèi)部組建結(jié)構(gòu)較為簡單，在實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)動(dòng)部件相對(duì)較少，只有活塞沖錘進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)減少了沖擊器在實(shí)際使用中的磨損情況，并不受鉆井深度與圍壓的影響，進(jìn)而較為適用于深井鉆井工作。在實(shí)際使用中，旋沖鉆進(jìn)技術(shù)可以結(jié)合地層、井深、鉆井技術(shù)等實(shí)際情況，調(diào)整沖擊器性能參數(shù)，以提高沖擊器的穩(wěn)定性單次沖擊功率，選擇金屬密封鉆頭，并配合硬質(zhì)合金鉆頭，以提高大體積碎石效率。

3 旋沖鉆進(jìn)技術(shù)在石油鉆井中的未來展望

隨著旋沖鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，經(jīng)過長時(shí)間的研究探索，沖擊器已經(jīng)發(fā)展趨于成熟，并形成系列產(chǎn)品，以多工藝為發(fā)展方向，解決石油鉆井中針對(duì)的硬巖石鉆進(jìn)難題。特別是對(duì)于參數(shù)3000m沖擊產(chǎn)品而言，大單次沖擊功率可以有效提高沖擊器使用壽命與的工作穩(wěn)定性，進(jìn)而滿足現(xiàn)代化石油鉆井深度勘探的工作要求，為勘探工作提供重要的技術(shù)保障。從另一個(gè)角度上看，在炫寵鉆井技術(shù)研究中，要根據(jù)施工需要和實(shí)際施工環(huán)境進(jìn)行鉆頭選擇，合理選用鉆頭可以有效提高鉆井效率，有助于對(duì)旋沖鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用范圍的拓展，使其逐漸向定向井的方向發(fā)展，拓展鉆井寬度與廣度。同時(shí)，借助現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)，鉆井參數(shù)與鉆井工作環(huán)境進(jìn)行模擬施工，探究石油凈參數(shù)的不同對(duì)沖擊器性能要求，調(diào)整沖擊器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)沖擊器工作效率的提升，滿足鉆井工作需求。

4 結(jié)語

本文通過對(duì)石油鉆井應(yīng)用旋沖鉆進(jìn)技術(shù)可行性的研究，在分析旋沖鉆進(jìn)技術(shù)原理與技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用效果等方面入手，不斷優(yōu)化和完善沖擊器內(nèi)部運(yùn)行結(jié)構(gòu)，提高旋沖鉆進(jìn)技術(shù)的工作效率，進(jìn)而為石油勘探工作提供技術(shù)保障。

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