周翔

摘要：最近幾年，隨著鉆井技術(shù)的不斷進(jìn)步，石油天然氣開發(fā)定向井也在不斷的擴(kuò)大，特別是大位移井、長水平段水平井總數(shù)量也在逐漸增長。在這些區(qū)塊井段使用水力震蕩器，可以減少滑動和水平鉆進(jìn)中的托壓情況，使機(jī)械鉆速可以得到提高，降低了鉆井事故發(fā)生的概率。與此同時，和其它區(qū)塊有類似的井身結(jié)構(gòu)以及新區(qū)快，建議對水力震蕩器進(jìn)行試驗(yàn)，從而為定向井提供一個可以使機(jī)械鉆速的路徑得到提高。

關(guān)鍵詞：水力震蕩器;定向井;應(yīng)用

前言

隨著青海地區(qū)勘探開發(fā)技術(shù)的不斷提高，定向井和水平井的復(fù)雜種類也不斷增加。此類型井在滑動鉆井時，托壓粘卡的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，如何提升滑動鉆井鉆壓傳遞的有效性，降低鉆具和井壁間的靜摩擦力，使鉆井機(jī)械的速度得到提高，是現(xiàn)在需要處理的鉆井技術(shù)的問題。水力震蕩器可以通過本身形成的軸向振動來提高鉆井過程中鉆壓傳遞的有效性，減少了底部鉆井工具和井眼之間的摩擦阻力，緩和了鉆井工具組合托壓粘卡的難題，使鉆具疲勞損害得到減少以及使機(jī)械鉆井速度得到了提高。

1.水力震蕩器的介紹

水力震蕩器是由動力部分、閥門和軸承系統(tǒng)以及配套震蕩短節(jié)組成的。工具的動力是由一個2：1的馬達(dá)構(gòu)成的，馬達(dá)轉(zhuǎn)子的下端部分會安裝一個閥片，流體在經(jīng)過動力部分啟動心軸轉(zhuǎn)動，和動力裝置部分相關(guān)聯(lián)的是閥門和軸承系統(tǒng)，動閥片和定閥片在轉(zhuǎn)子運(yùn)行下重合，致使上流壓力產(chǎn)生改變，周期性相對運(yùn)動會致使流體流經(jīng)工具的截面積產(chǎn)生周期性變化，其壓力作用是在彈簧短節(jié)上，從而產(chǎn)生周期性波動，這樣就可以和工具相聯(lián)系的其它鉆具在軸向上形成往復(fù)運(yùn)動，使靜摩擦轉(zhuǎn)變成動摩擦[1]。

2.工具功能和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

水力震蕩器是在經(jīng)過鉆井液之后可以轉(zhuǎn)變成機(jī)械能來使鉆井過程中平常的機(jī)械加壓方式改變，可以有效緩和粘卡托壓情況，使鉆具摩擦的阻力降低，對鉆壓的順利傳送有利，從而可以達(dá)到使機(jī)械的鉆井速度得到提高的目的。水力震蕩器有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：首先可以使鉆頭加壓模型進(jìn)行改變。把單獨(dú)的機(jī)械式加壓方式轉(zhuǎn)變成機(jī)械和液力相聯(lián)合的加壓模式，為鉆頭提供比較有效的鉆壓;其次減少鉆具摩擦阻力來緩和托壓。水力震蕩器在鉆井的過程中使上面和下面的鉆具在井眼中形成縱向的往復(fù)運(yùn)動，使鉆具在井下的靜摩擦改變成動摩擦，在最大程度上減少了摩擦阻力，緩和了鉆具托壓粘卡的情況，確保鉆壓和工具面可以保持穩(wěn)定，使機(jī)械鉆井速度可以提高;然后，可以實(shí)現(xiàn)無線隨鉆儀器兼容。當(dāng)水力震蕩器的頻率比隨鉆測量或者隨鉆測井的數(shù)據(jù)高時，不會對隨鉆測量或者隨鉆測井的信號進(jìn)行干擾，與此同時，水力震蕩器可以減少隨鉆測量或者隨鉆測井工具側(cè)向和周向振動的破壞;最后，有效減少鉆井工具疲勞損壞。鉆井過程中可以降低鉆井工具的橫向振動以及扭轉(zhuǎn)振動，從而可以降低鉆具疲勞的損壞，使鉆具和鉆頭的使用時間延長，提高井下工作的安全性，減少鉆井的成產(chǎn)成本。

3.水力震蕩器的應(yīng)用

3.1地面組合測驗(yàn)

在鉆臺對工具進(jìn)行組合時，不可以在水力震蕩器的動力部分添加外部壓力，包含坐卡瓦、安全卡瓦等。水力震蕩器具體的安裝位置要根據(jù)具體情況而定，震蕩短節(jié)可以直接在震蕩器上安裝。在地面對功能進(jìn)行測驗(yàn)時，震蕩短節(jié)的頻率和流量成正比，并且，形成的振動可能會使全部的鉆具產(chǎn)生比較強(qiáng)烈的振動，為了安全，需要選用比較低的排量，使震蕩短節(jié)的頻率減少。在地面測驗(yàn)中可以看到震蕩短節(jié)的出現(xiàn)蠕動的情況就可以停止了，蠕動范圍在3-10mm之間[2]。

3.2鉆井操作原則

在開始鉆井時壓力不應(yīng)該過大，一步一步加大壓力，尋找到與機(jī)械鉆井速度最好的契合點(diǎn)，然后維持鉆壓鉆井。第一次滑動時，可以先將排量拿起來，然后逐步加大壓力;在復(fù)合工況時也要仔細(xì)鉆井壓力，不應(yīng)該過大。水力震蕩器在小鉆壓鉆井中，可以清除鉆具重量在井壁某段的聚集效應(yīng)，例如在運(yùn)用大鉆壓鉆井時，振動短節(jié)里的彈簧會產(chǎn)生壓縮，因此會使工具的使用成果可以減少。

3.3工具使用情況

在運(yùn)用水力震蕩器總機(jī)械鉆速和滑動機(jī)械鉆速都會產(chǎn)生一個高層次。例如在獅41H3井運(yùn)用水力震蕩器從定向井深度為4390m鉆到4733m時，其中，總計滑動鉆井井尺是221m，只屬于鉆井的時間是50.8小時，滑動機(jī)械鉆井的速度是4.4m/h，和沒有使用水力震蕩器的鄰近定向井進(jìn)行比較，在使用水力震蕩器的定向井之后，鉆具產(chǎn)生了周期性震蕩，根本上排除了托壓的情況，在進(jìn)行滑動時工具面比較穩(wěn)定，調(diào)節(jié)工具面的時間在最大程度上降低了。

4 結(jié)束語

水力震蕩器其一可以有效的對鉆壓的傳遞效果進(jìn)行改變，使鉆具和井壁之間的摩擦阻力減少，從而使滑動鉆井和復(fù)合鉆井的機(jī)械鉆井速度得到提高;其二緩和了滑動鉆井鉆具粘卡托壓情況，工具面比較穩(wěn)定，減少了定向擺工具面的時間，使由于粘卡托壓上下活動的鉆井工具的數(shù)量減少;其三水力震蕩器可以和無線隨鉆儀器以及螺旋桿鉆井工具的共同工作。

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