劉凱 胡嘉

摘要：當(dāng)今社會(huì)中的各行各業(yè)都在飛速地發(fā)展之中，而作為當(dāng)今社會(huì)中非常重要的石油鉆井行業(yè)來(lái)說(shuō)同樣也是如此。目前人們對(duì)于此類(lèi)資源的需求量在不斷地提高和增加，而為了能夠有效地滿足人們對(duì)于此類(lèi)資源的需求，相關(guān)工作人員就需要采取一系列科學(xué)良好的技術(shù)來(lái)開(kāi)展對(duì)應(yīng)的鉆井工作，在鉆井的過(guò)程中采取有效的鉆井技術(shù)也能夠從一定程度上提高鉆井的效率和質(zhì)量。目前較為常見(jiàn)的鉆井技術(shù)有軸向振動(dòng)沖擊以及扭向振動(dòng)沖擊，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的技術(shù)，本文針對(duì)軸向振動(dòng)沖擊和扭向振動(dòng)沖擊提速技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)沖擊;鉆井提速;技術(shù)現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢(shì)

引言：

在鉆井行業(yè)中，鉆井提速始終是其中一種非常重要的鉆井技術(shù)，在實(shí)際的鉆井過(guò)程中，相關(guān)人員通常需要采取對(duì)應(yīng)的鉆井技術(shù)來(lái)開(kāi)展鉆井工作，以此來(lái)有效提升鉆井效率和保證工作質(zhì)量。隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)不斷地發(fā)展以及進(jìn)步，鉆井提速中所包含的各項(xiàng)技術(shù)同樣也在不斷地發(fā)展以及進(jìn)步中，但是對(duì)于鉆井行業(yè)來(lái)說(shuō)此類(lèi)技術(shù)還需要獲得更為良好的發(fā)展以及進(jìn)步，從而更進(jìn)一步提升整體的效率和質(zhì)量。

一、振動(dòng)沖擊提速技術(shù)現(xiàn)狀

在當(dāng)前眾多的鉆井提速技術(shù)之中，軸向振動(dòng)沖擊的鉆井提速技術(shù)已然經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間的發(fā)展以及優(yōu)化，在這樣的背景之下自然也就延伸出了一系列更加新型和有效的鉆井提速技術(shù)，在傳統(tǒng)的鉆井提速技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中人們發(fā)現(xiàn)會(huì)存在一些限制以及問(wèn)題，從而導(dǎo)致整體的鉆井質(zhì)量以及效率較低[1]。而為了解決此類(lèi)問(wèn)題，相關(guān)人員通過(guò)不斷地鉆研，研發(fā)出了一系列新型的鉆井提速技術(shù)，通過(guò)此類(lèi)技術(shù)能有效提高鉆井的質(zhì)量和效率。目前常見(jiàn)的軸向振動(dòng)沖擊鉆井提速技術(shù)中主要包含了以下幾種技術(shù)。

（一）水力脈沖空化射流振動(dòng)提速技術(shù)

首先介紹的就是水力脈沖空化射流振動(dòng)提速技術(shù)，該技術(shù)主要依靠的就是傳統(tǒng)的水力脈沖以及空化射流，相關(guān)人員在對(duì)此類(lèi)技術(shù)進(jìn)行分析以及研究的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)此類(lèi)技術(shù)可以通過(guò)一定的途徑來(lái)進(jìn)行結(jié)合，從而形成了對(duì)應(yīng)的水力脈沖空化射流工具。如圖1所示就是該工具的基本結(jié)構(gòu)。該工具在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中其所采用的工作原理就是，在對(duì)應(yīng)的液體經(jīng)過(guò)了導(dǎo)流體之后會(huì)改變其自身的流向以及速度，之后會(huì)將此類(lèi)變化作用于鉆井液之中，從而促進(jìn)了驅(qū)動(dòng)葉輪能夠產(chǎn)生高速的旋轉(zhuǎn)，那么在高速的旋轉(zhuǎn)情況之下，整體的流道面積也就會(huì)受到對(duì)應(yīng)的影響和變化，從而形成了一定的脈沖壓力。此時(shí)自激振蕩腔室就會(huì)對(duì)此類(lèi)發(fā)出的鉆井液脈沖信號(hào)進(jìn)行放大，并且還會(huì)促進(jìn)其產(chǎn)生一定的諧振，當(dāng)此類(lèi)信號(hào)經(jīng)過(guò)了振蕩腔室之后就會(huì)收縮自身的面積從而進(jìn)入到后續(xù)的噴嘴之中，此時(shí)就會(huì)形成對(duì)應(yīng)的壓力波動(dòng)。這種壓力波動(dòng)之后還會(huì)由于自身的性能以及特點(diǎn)從而返回到對(duì)應(yīng)的自激蕩腔室之中，從而形成了對(duì)應(yīng)的壓力振蕩，若是壓力波動(dòng)自身的頻率與諧振腔的頻率形成一致并且產(chǎn)生了對(duì)應(yīng)的共振情況，那么在液體的出口端就會(huì)形成非常強(qiáng)烈的脈動(dòng)渦環(huán)流，強(qiáng)烈的脈動(dòng)渦環(huán)流就會(huì)進(jìn)一步以自身的波動(dòng)壓力來(lái)對(duì)井底造成沖擊和影響，那么最終在這樣的情況之下鉆井質(zhì)量自然就能夠得到有效地改善。

此類(lèi)技術(shù)自身同樣存在一定的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間的應(yīng)用以及操作之后，工作人員能夠明顯發(fā)現(xiàn)此類(lèi)技術(shù)自身的優(yōu)勢(shì)在于其能夠在不同類(lèi)型的底層以及鉆井液性能條件之下進(jìn)行正常使用，并且該技術(shù)在使用的過(guò)程中不會(huì)使用到一系列橡膠件，那么自然也就不會(huì)受到對(duì)應(yīng)井深以及地層溫度的影響。同時(shí)其所使用的工具相對(duì)來(lái)說(shuō)也較為短小，那么在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中就能夠與對(duì)應(yīng)的動(dòng)力鉆具進(jìn)行配合，從而防止對(duì)井身的質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響和破壞。但是同時(shí)此類(lèi)技術(shù)也存在一定的弊端，其弊端在于由于此類(lèi)技術(shù)的動(dòng)力源是鉆井液，因此在一些特定的井眼尺寸之下就無(wú)法有效提高其自身的沖擊效果，從而產(chǎn)生了一定的限制。

（二）自激振蕩式提速工具

其次就是對(duì)應(yīng)的自激振蕩式提速工具，該工具主要是將傳統(tǒng)的機(jī)械沖擊與對(duì)應(yīng)的水力脈沖相互結(jié)合，通過(guò)對(duì)這兩點(diǎn)作用的結(jié)合來(lái)形成了對(duì)應(yīng)的自激振蕩式提速工具。如圖2所示的自激振蕩式提速工具結(jié)構(gòu)。該工具的主要工作原理就是先將鉆井液注入其中，鉆井液在其中會(huì)經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)一級(jí)振蕩器以及二級(jí)振蕩器的作用，之后流入到對(duì)應(yīng)的鉆頭中[2]。其在流通的過(guò)程中經(jīng)過(guò)一級(jí)振蕩器以及二級(jí)振蕩器，就會(huì)受到其對(duì)應(yīng)的振動(dòng)沖擊的影響，那么在此類(lèi)作用力的影響之下就會(huì)通過(guò)八方桿來(lái)直接作用于對(duì)應(yīng)的鉆頭之中，此時(shí)鉆頭的破巖能力以及效果就能夠得到顯著地提升。同時(shí)，鉆井液在經(jīng)過(guò)了對(duì)應(yīng)地八方桿流到鉆頭之后就能夠經(jīng)過(guò)鉆頭水眼噴射的效果了愛(ài)加強(qiáng)其自身的沖擊力，從而形成對(duì)應(yīng)的水力脈沖，此時(shí)的水力脈沖會(huì)直接作用于對(duì)應(yīng)的井底巖石之中，通過(guò)這樣的方法來(lái)達(dá)到了提高沖力的作用。

該技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中同樣也存在一定的缺陷和優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是在于其能夠充分地利用水力脈沖以及振動(dòng)沖擊技術(shù)的優(yōu)勢(shì)來(lái)提升了自身的破巖效率。并且在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中主要是利用了對(duì)應(yīng)水力脈沖的作用來(lái)誘發(fā)機(jī)械進(jìn)行振動(dòng)，因此整體使用的結(jié)構(gòu)也相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用起來(lái)也更加方便可靠。而其對(duì)應(yīng)的缺陷就是在于其在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中基本上都是通過(guò)振動(dòng)沖擊力來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆井液的脈沖作用，但是對(duì)于一些巖石強(qiáng)度較高以及可鉆性差的巖石來(lái)說(shuō)采用該技術(shù)來(lái)進(jìn)行破巖顯然無(wú)法達(dá)到一個(gè)非常良好的效果，因此若是將該技術(shù)作用于此類(lèi)環(huán)境中就無(wú)法擁有一個(gè)良好的效果。同時(shí)在振蕩沖擊的過(guò)程中腔室內(nèi)的流體運(yùn)行軌跡較為復(fù)雜和繁瑣，其會(huì)受到固相含量以及地層砂等一系列物質(zhì)的影響，從而容易受到鉆井液沖蝕。

二、振動(dòng)沖擊鉆井技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

（一）增強(qiáng)技術(shù)適應(yīng)性

這幾年來(lái)隨著我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平不斷地提升以及發(fā)展，相關(guān)工作人員就需要對(duì)此類(lèi)傳統(tǒng)的鉆井技術(shù)進(jìn)行提升和優(yōu)化，在傳統(tǒng)的鉆井過(guò)程中相關(guān)工作人員所采取的一系列鉆井技術(shù)自身基本上都會(huì)存在一定的限制和約束，因此相關(guān)人員首先需要開(kāi)展的一項(xiàng)工作就是對(duì)此類(lèi)技術(shù)的適應(yīng)性進(jìn)行提升。在鉆井的過(guò)程中，整體機(jī)械運(yùn)行的速度需要得到有效地提高，在該基礎(chǔ)之上同時(shí)還需要保證井身的質(zhì)量也能夠得到有效地控制和提升。在當(dāng)前的技術(shù)水平之下，相關(guān)工作人員可以通過(guò)采取直井段鉆井的提速技術(shù)來(lái)開(kāi)展對(duì)應(yīng)的工作，通過(guò)該方法來(lái)達(dá)到這樣的效果是一種比較容易實(shí)現(xiàn)的技術(shù)[3]。而對(duì)于一系列造斜段以及水平井段來(lái)說(shuō)，想要達(dá)到這樣的效果就必須將傳統(tǒng)所采用的技術(shù)進(jìn)行結(jié)合和綜合，一般來(lái)說(shuō)就是需要將振動(dòng)沖擊提速工具進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)，以此來(lái)滿足對(duì)應(yīng)的鉆井要求。可以通過(guò)軸扭耦合沖擊提速技術(shù)與螺桿配合的方法來(lái)達(dá)到這樣的效果和目的。

同時(shí)，隨著當(dāng)前油田勘探開(kāi)發(fā)的不斷深入以及進(jìn)行，鉆井需要朝著高溫、高壓以及高硬塑性的地層深入，在這樣的背景之下采用傳統(tǒng)的技術(shù)以及工具顯然已經(jīng)無(wú)法達(dá)到良好的效果，相關(guān)人員就必須對(duì)此類(lèi)技術(shù)以及工具進(jìn)行升級(jí)和優(yōu)化，不斷突破傳統(tǒng)技術(shù)中存在的問(wèn)題以及難關(guān)，有效地增強(qiáng)提速工具以及井眼尺寸的適應(yīng)性，從而有效解決一系列技術(shù)難題。

（二）提高工具使用壽命

在傳統(tǒng)的鉆井提速運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)應(yīng)的工具其自身的使用壽命會(huì)受到一定的影響，在不同的情況之下所產(chǎn)生的影響以及破壞也是各不相同的，若是相關(guān)工作人員無(wú)法有效對(duì)其自身的使用壽命進(jìn)行控制以及提升，那么在工作一段時(shí)間之后內(nèi)部的部件以及工具都會(huì)受到影響，從而就會(huì)影響到整體的鉆井效率和質(zhì)量。在振動(dòng)沖擊提速技術(shù)的運(yùn)行過(guò)程中，其所采用的破巖方式與其他一系列傳統(tǒng)的常規(guī)鉆井會(huì)存在差異和區(qū)別，其基本上都是將鉆井液的部分流體能量轉(zhuǎn)換成為振動(dòng)的沖擊功，而其所產(chǎn)生的振動(dòng)沖擊力會(huì)直接施加到鉆頭上，通過(guò)這樣的方式來(lái)提升了鉆頭自身的破巖能力[4]。在這樣的一個(gè)過(guò)程中，振動(dòng)沖擊工具就需要非常良好的動(dòng)密封條件，其內(nèi)部所包含的各個(gè)沖擊部件之間同樣也需要具備良好的動(dòng)密封條件，若是動(dòng)密封條件較差，那么實(shí)際的使用壽命也就會(huì)大大降低。在高速的鉆井液沖擊作用之下，各個(gè)沖擊部件自身所受到的鉆井液的沖蝕效果是無(wú)法避免的，因此工作人員應(yīng)當(dāng)提升對(duì)應(yīng)的密封性能，從而保證其自身的使用壽命。若是在長(zhǎng)時(shí)間的沖蝕之下，密封性能失效，那么對(duì)應(yīng)的井底振動(dòng)沖擊作用也就會(huì)失效，整體工具的壽命大大降低。因此相關(guān)人員也應(yīng)當(dāng)在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中注重提升此類(lèi)核心部件的表面硬化技術(shù)，從而提升整體工具的使用壽命。

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在當(dāng)前鉆井行業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，相關(guān)工作人員必須對(duì)此類(lèi)傳統(tǒng)的鉆井提速技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)，在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中需要根據(jù)不同的實(shí)際情況來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的技術(shù)，通過(guò)這樣的方式來(lái)達(dá)到一個(gè)良好的鉆井效果。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中也需要針對(duì)其所存在的問(wèn)題以及缺陷，不斷對(duì)此類(lèi)內(nèi)容進(jìn)行完善和優(yōu)化，從而達(dá)到促進(jìn)該行業(yè)更加繁榮發(fā)展的最終目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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