旋冲钻井技术在石油钻井中的应用

旋冲钻井技术近年来已成为石油钻井界广泛关注的热点研究课题．被认为是解决深井硬地层钻进难题的最有效方法之一,具有良好的应用前景。本文介绍了国内外该项技术近期研究的进展和应用情况,侧重对DGSC型液动冲击器原理及应用情况进行了表述。     

石油钻井中旋冲钻井技术的应用探讨

旋冲钻井技术因碎岩效率高、钻头磨损小、钻井成本低等技术优势,自诞生以来在矿山、石油钻井、地质勘探、地热钻井等领域有着较为广泛的应用,同时被认为是有效解决深井硬地层钻进难题的可行之策,应用前景十分广泛。文章在概述旋冲钻井技术原理及射流式冲击器工作原理的基础上,对旋冲钻井技术在石油钻井中的应用效果、配套钻井工艺技术以及该技术的应用前景进行了深入探讨。     

射流式冲击器研制与应用

旋冲钻井技术是一项新型的石油钻井工艺技术,是提高硬地层钻井效率的有效方法之一。实现旋冲钻井的工具就是冲击器。它不需增加任何动力设备,只在目前旋转钻井的基础上安装液动冲击器即可进行旋冲钻井。文中主要介绍了射流式冲击器的结构和工作原理,以及在四川地区的川孝164井和川峰188井应用情况。实践证明旋冲钻井比常规钻井硬地层机械钻速可提高40％以上。     

旋冲钻井技术在石油钻井中的应用

本文以某地区石油钻井为例,对旋冲钻井技术的应用展开全面探讨。简单介绍了此项技术,并从其工艺流程等方面和技术方面对其在石油钻井中的应用展开了分析,发现旋冲钻井技术在石油钻井作业过程中,能够更好地提高深井作业,解决深井硬地层的问题,使得其工作效率得到进一步的提高。以期能够为石油钻井作业提供相应的参考。     

旋转冲击钻井中冲击器在井下工作状态判断与分析

旋转冲击钻井中冲击器在井下工作状态判断与分析秦红祥徐国强陶兴华（中国新星石油公司石油钻井研究所，２５３００５山东德州东风路）旋转冲击钻井，简称旋冲钻井，是一种新兴的钻井工艺技术，经过多年的研究与现场应用，表明旋冲钻井较目前采用的旋转钻井具有机械钻速...     

提高深井钻井速度的有效技术方法

在旋冲钻井技术应用的基础上,对旋冲钻井破岩特点进了描述,论述了旋冲钻井技术应用对钻头寿命的影响以及旋冲钻井工具 (液动射流式冲击器)的工作原理和室内研究,确定了旋冲钻井参数,进行了现场 6次入井试验,试验表明旋冲钻井工艺技术在深井钻井中应用,可提高机械钻速 2 0%~160%,为深井快速钻井探索出了一条有效的途径,丰富了深井钻井技术内容。     

沙特HWY区块HWY-116井提速技术

为提高沙特HWY区块三开直井段钻进坚硬、强研磨性地层时的机械钻速,在HWY-116井三开井段进行了液动射流冲击器旋冲钻井技术试验。根据液动射流冲击器性能参数与岩石抗钻特性参数的关系,与HWY-116井钻井设计结合,优化了钻具组合,选择了与液动射流冲击器配合的PDC钻头,优化了旋冲钻井参数,形成了适用于HWY-116井的?228.6 mm液动射流冲击器旋冲钻井提速技术。应用该提速技术后,HWY-116井三开井段机械钻速为9.40 m/h,与邻井相同井段相比提高了45.5 %。这表明,应用液动射流冲击器旋冲钻井技术可以提高沙特HWY区块坚硬、强研磨性地层的机械钻速。      

液动旋冲钻井技术在青西地区的试验与应用

青西地区属山前构造带,地质构造复杂,特别是窟窿山逆掩推覆带老地层具有地层高陡、可钻性差等特点,导致该地区钻井速度慢、周期长,钻井成本居高不下。旋冲钻井技术是利用钻头的冲击动载和静压旋转的联合作用来破岩,其破岩方式决定了该项技术在硬地层钻进中具有破岩效率高、钻头寿命长、井眼规则的特点。为解决青西地区钻井速度慢与井斜控制难的技术难题,结合本地区现场钻探实际情况,通过采用液动冲击旋转钻井技术和对射流冲击器的改进与防空打机构的设计来大幅度加快逆掩推覆体地层的钻井速度,利用小钻压钻井来有效控制井斜。经现场多次试验应用,液动冲击旋转钻井的机械钻速比采用转盘钻井提高了31%以上,大幅度缩短了上部井段的钻井周期,同时有效地控制了推覆体地层的井斜,确保了井身质量合格,取得了理想的效果。     

液动冲击器在川合148井的应用

利用液动冲击器进行旋冲钻井是在常规旋转钻井基础上发展起来的一种钻井新方法,它对于硬脆性岩石及可钻性差的地层可大幅度地提高机械钻速。介绍了液动冲击器的结构及工作原理,在川西地区合兴场构造川合148井下部中硬地层的应用表明,旋冲钻井可提高机械钻速20％以上,值得在该地区推广应用。     

旋冲钻井技术在石油钻井中的应用

本文就旋冲钻井技术在石油钻井中的应用及旋冲钻井技术发展进行了简单的分析。     

旋冲钻井破岩力学模型的研究

旋冲钻井技术可有效提高硬地层、易斜地层的机械钻速。以弹性力学、波动理论和冲击动力学为基础，采用室内试验和力学理论相结合的研究方法，建立了旋冲钻井破岩力学模型。在该模型的建立过程中。首先根据冲击器的工作原理，结合冲击动力学，对旋，中钻井中冲击动载作用下的破岩过程进行了简化；假设岩石为弹性介质，根据弹性力理论，分析了轴向力和剪切力作用下岩石的受力状态；对在室内进行的载荷侵入深度曲线的试验结果进行分析，得出岩石所受外栽荷与侵入深度成一定的线性关系；结合波动理论，分析了冲击动栽作用下岩石的应力状态。建立的破岩力学模型对旋冲钻井的进一步发展具有重要的现实意义。     

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随着油气田勘探开发向纵深发展，钻遇的硬地层越来越多，地层的岩石可钻性级值及硬度增高。冲击旋转钻井技术这一被认为是破碎坚硬岩石最有效的方法目前在石油钻井界得到了普遍重视。冲击旋转钻进是冲击式钻进和旋转钻进结结合的一种钻进方法，在钻遇坚硬地层时，以其钻速快，钻井成本低、岩屑大、钻压低和井斜程度轻等优点受到油气田的普遍欢迎。文章通过对背压式液动冲击器进行室内试验研究，得出了各种冲击参数（冲击频率、振动幅值、冲击力大小）对其使用性能的影响；为科学调整和设计背压式冲击器提供了一定的依据，同时也为背压式冲击器的现场试验及应用奠定了基础。     

气动潜孔锤钎头破岩分析及工艺参数优选

为提高硬质地层气动潜孔锤的破岩效率和进尺能力,基于非线性接触动力学理论,运用ABAQUS软件建立了活塞-气动潜孔锤钎头-岩石(花岗岩)仿真模型,采用无反射边界条件,分析了冲击速度和回转速度对钎头冲击反力、侵入深度和破岩比功的影响,进而对工艺参数进行优选。分析结果表明:冲击反力峰值与冲击速度近似呈线性增加,回转速度对钎头冲击反力和钻头侵入岩石深度影响较小;钎头在冲击破岩过程中存在多次反弹,活塞第二次撞击钎头后,钎头侵入岩石深度达到最大;相同条件下,冲击回转钻进破岩速度比仅在钻压作用下回转剪切钻进速度提高3~5倍;破岩比功受冲击速度和回转速度影响较大,随着冲击速度的增加,破岩比功存在一个最优值,当钻压为25 kN时,最优工艺参数组合为冲击速度8 m/s,回转速度20 r/min。研究结果可为现场工程施工提供参考。     

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为了满足油气勘探开发向纵深发展的需要，石油液动冲击回转钻井技术作为一种高效的硬地层钻井技术受到国内外科研工作的广泛关注。而其中性能优良的冲击器的设计与制造是该技术得以大面积推广的关键所在。章通过分析冲击器的工作状态，冲击参数动力学模型的建立及模型检验给现场提供了一套系统的冲击参数设计方法，为冲击器的设计和改进提供了可靠的依据。     

旋转导向钻井工具系统的研究及应用

总结了国家863课题“旋转导向三维可控钻井技术研究”的研究工作进展及其在现场试验情况，根据旋转导向钻井技术方面的技术特点，开展了旋转导向偏心工具及导向机构、钻井液脉冲器，井下测量数据传输技术，随钻地质参数测量技术，井下钻井工程参数测量技术4个方面的关键技术研究，研制出了旋转导向钻井工具系统。通过室内模拟试验，验证了该工具系统设计原理的合理性。陆地和海上油田的钻井试验表明，在井斜约60°的大斜度稳斜井段，井斜控制和方位控制都满足控制要求；采用旋转导向钻具组合提高了钻压，最高钻压可达240 kN。为“十一五”期间旋转导向钻井工具系统的进一步完善和应用奠定了坚实的工程化基础。     

复合冲击钻具的研制及现场试验

为了进一步提高硬地层的机械钻速,同时控制PDC钻头的黏滑振动,将扭力冲击器和旋冲钻具的特点相结合,研制了同时给PDC钻头提供高频单向轴向冲击和往复扭转冲击的复合冲击钻具。通过地面试验验证了复合冲击钻具的可行性并测试了其性能,结果表明,复合冲击钻具能实现轴向冲击和扭转冲击功能,冲击频率、冲击功和压降随排量增大而增大,随喷嘴直径增大而减小。在葡4-32井的现场试验结果表明:使用复合冲击钻具后,与邻井“螺杆+PDC钻头”复合钻井相比,机械钻速提高了60.2%;试验过程中,PDC钻头未出现黏滑振动和崩齿现象。研究结果表明,复合冲击钻具能提高硬地层机械钻速,并能控制PDC钻头的黏滑振动,起到保护PDC钻头的作用。      

冲击旋转钻井工具的发展现状及应用研究

论述了冲击旋转钻进技术在石油钻探中应用的技术优势,探讨了冲击旋转钻井工具的发展现状及存在的问题;并根据射流式液动冲击器现场试验应用,阐述了影响冲击旋转钻进技术发展的主要问题,提出了提高冲击旋转钻井工具应用效果的几点看法。     

简易套管钻井技术及专用配套工具研究

根据国内陆上油田钻井装备的实际状况，本着降低钻井成本的目的，研究出了采用转盘驱动的适用于陆上油田浅开发井的简易套管钻井技术及其配套工具。该技术可满足一只钻头钻至设计井深、中途不更换钻头的要求，而且对钻机无特殊要求，可实现对油层段的裸眼测井。在吉林油田8口井的现场试验结果表明，与常规钻井技术相比，简易套管钻井技术能够提高机械钻速，缩短建井周期，降低钻井成本，有效保护油气层，具有良好的推广应用前景。详细介绍了简易套管钻井技术的施工工艺和专用配套工具的结构、原理及现场试验情况。     

复合冲击破岩钻井新技术

针对传统旋冲钻井和扭冲钻井在钻头的匹配性及地层的适应性方面存在的局限性,结合高效钻井技术发展趋势,提出了复合冲击破岩钻井新技术,并开发了可实现扭向反转冲击联合轴向脉动冲击的新型复合冲击钻具。该钻具可将流体的液压能转换成工具扭向和轴向交替的高频冲击机械能并直接传递给钻头,给钻头施加周期性的低幅高频复合式冲击,在不需要改变任何设备的前提下提高破岩效率。在介绍复合冲击破岩钻井新技术破岩原理的基础上,详细介绍了复合冲击钻具的结构和工作原理、影响破岩效率的关键参数等。新型复合冲击破岩钻井新技术,可真正实现“立体破岩”,从而提高机械钻速和井身质量。      

MCL旋转防喷器的研制与应用

旋转防喷器是实施欠平衡钻井、控压钻井的关键设备之一。由于其旋转总成装配方式,安装高度上的要求,以及内通径对钻具的要求,限制了涉及旋转防喷器的欠平衡、控压钻井技术的应用空间。为进一步拓宽旋转防喷器所涉及技术的应用空间,本文提出旋转防喷器组合式大通径(MCL)旋转总成的研究技术思路及技术指标,通过优化设计、强度校核、室内实验及现场试验,有效的验证其性能及技术指标完全能满足现场应用要求,便于现场拆卸与组装,提升了涉及旋转防喷器技术服务的应用空间,解决了当前困扰涉及旋转防喷器的技术应用的难题。