旋沖鉆井技術(shù)在石油鉆井中的應(yīng)用

李曉波(大慶鉆探工程公司鉆井三公司，黑龍江 大慶 163000)

旋沖鉆井技術(shù)在石油鉆井中的應(yīng)用

李曉波(大慶鉆探工程公司鉆井三公司，黑龍江 大慶 163000)

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)石油資源的需求量日益增多。面對(duì)這樣的現(xiàn)象，有效利用旋沖鉆井技術(shù)，提高石油鉆井效率，強(qiáng)化石油開采質(zhì)量與水平，有著十分重要的意義。本篇論文中，筆者主要對(duì)旋沖鉆井技術(shù)進(jìn)行了分析，并探討了其在石油鉆井中的應(yīng)用情況，以供參考。

旋沖鉆井技術(shù)；石油鉆井；石油開發(fā)

0 引言

經(jīng)過(guò)多年來(lái)的不斷發(fā)展，我國(guó)在石油開發(fā)領(lǐng)域中取得了一定的成果，尤其是在深井開采方面取得了很大的進(jìn)步，但就現(xiàn)階段來(lái)說(shuō)，深井硬地層鉆進(jìn)難度較大的問題依然嚴(yán)重阻礙著深井開采的進(jìn)一步發(fā)展。為解決這一問題，必須采取科學(xué)合理、切實(shí)有效的石油鉆井技術(shù)，旋沖鉆井技術(shù)便是目前較為理想的一種石油鉆井技術(shù)。

1 旋沖鉆井技術(shù)的主要特征

旋沖鉆井技術(shù)是一種基于普通旋轉(zhuǎn)鉆井工藝而興起的新型石油鉆井技術(shù)，也就是通過(guò)加裝沖擊器，從而進(jìn)行旋沖鉆井的一種技術(shù)。沖擊器通常情況下會(huì)被安裝在巖心管上端或者是井底鉆頭上端，其實(shí)質(zhì)上是一種井底動(dòng)力機(jī)械，主要依賴于高壓氣體、鉆井液的推動(dòng)作用，從而帶動(dòng)活塞沖錘進(jìn)行上下方向上的運(yùn)動(dòng)，這就為鉆頭帶來(lái)了撞擊，導(dǎo)致鉆頭受到了沖擊動(dòng)載、靜壓旋轉(zhuǎn)的雙重作用，進(jìn)而擊碎巖石[1]。與此同時(shí)，沖擊動(dòng)載也能對(duì)巖石中的裂隙進(jìn)行擴(kuò)張，最終使巖石逐漸形成大面積、大體積的破碎，從而在很大程度上加快了巖石的破碎速度。

通過(guò)分析旋沖鉆井技術(shù)的上述工作原理發(fā)現(xiàn)，對(duì)于旋沖鉆井技術(shù)來(lái)說(shuō)，主要特征包括：首先，主要是利用鉆頭沖擊壓入、回轉(zhuǎn)刮削的雙重作用，從而實(shí)現(xiàn)巖石破碎；其次，通常情況下會(huì)對(duì)硬度高的巖石進(jìn)行體積破碎，而不是研磨破碎，因此，旋沖鉆井技術(shù)的鉆井效率相對(duì)來(lái)說(shuō)較高；再次，旋沖鉆井技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高頻沖擊破碎，這也就代表著其碎巖時(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)較短，因此即使是硬地層硬巖發(fā)生了巖性變化，也不會(huì)嚴(yán)重影響巖石破碎效果，同時(shí)，鉆頭通常情況下不會(huì)產(chǎn)生偏斜力矩，因此旋沖鉆井而產(chǎn)生的井眼，質(zhì)量相對(duì)來(lái)說(shuō)較好；然后，通過(guò)采取旋沖鉆井，進(jìn)行高頻沖擊破碎巖石，這就在很大程度上減少了巖石對(duì)鉆頭的研磨作用，從而大大延長(zhǎng)了鉆頭的使用期限，也降低了鉆頭的維修費(fèi)用。

2 旋沖鉆井技術(shù)在石油鉆井中的應(yīng)用

2.1 旋沖鉆井技術(shù)的應(yīng)用情況

石油鉆井工程實(shí)施過(guò)程中，旋沖鉆井技術(shù)得到了較為廣泛的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)其應(yīng)用情況進(jìn)行細(xì)致地劃分，發(fā)現(xiàn)主要分為3個(gè)方面的內(nèi)容。第一，沖擊器在石油鉆井中的應(yīng)用。主要是從以往的小直徑?jīng)_擊器改變成了現(xiàn)在的大直徑?jīng)_擊器，也就是沖擊器逐漸走向系列化、多工藝的發(fā)展道路。沖擊器在石油鉆井中進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，通常情況下需要擊碎硬地層中的硬巖，基于這樣的原因，必須確保沖擊器的壽命，同時(shí)對(duì)3000米以上的井段進(jìn)行鉆進(jìn)的時(shí)候，還要注重研究沖擊器的使用方式，延長(zhǎng)沖擊器的使用期限，提高其使用可靠性與穩(wěn)定性，以推動(dòng)石油深井開采持續(xù)發(fā)展與進(jìn)步[2]。第二，加強(qiáng)對(duì)鉆頭等相關(guān)配套技術(shù)的重視，為了提高鉆進(jìn)效率，應(yīng)盡可能地選擇更適合的、技術(shù)含量更高的鉆頭。第三，應(yīng)盡可能地?cái)U(kuò)大沖擊器的應(yīng)用范圍。也就是應(yīng)致力于使沖擊器從適用于直井鉆進(jìn)朝著適用于定向井鉆進(jìn)的方向發(fā)展，此外，也可以利用計(jì)算機(jī)，來(lái)實(shí)施參數(shù)計(jì)算，以便于全面掌握沖擊器的相關(guān)操作規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上合理調(diào)整沖擊器的各項(xiàng)參數(shù)，確保沖擊器可以得到最高效率的利用。

2.2 旋沖鉆井技術(shù)的具體應(yīng)用

首先，氣動(dòng)旋沖鉆井。這種技術(shù)主要是利用高壓氣體的推動(dòng)而進(jìn)行旋沖鉆井，氣動(dòng)旋沖鉆井技術(shù)在石油鉆井中有著十分廣泛的應(yīng)用。按照配氣方式的不同，可以將氣動(dòng)旋沖鉆井技術(shù)分為兩類，第一種是有閥式氣動(dòng)旋沖鉆井，其主要通過(guò)利用高壓氣體的上下推動(dòng)作用，而進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制[3]；第二種是無(wú)閥式氣動(dòng)旋沖鉆井，其主要通過(guò)利用缸體側(cè)壁或者是上活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。高壓氣體的密度較低，所以氣柱壓力通常較小，極易導(dǎo)致巖石破碎，同時(shí)，在井底干凈條件下，如果風(fēng)速較高，一般就會(huì)使巖石碎屑重復(fù)破碎。氣動(dòng)旋沖鉆井的鉆井效率相對(duì)較高，但其也具有操作繁瑣、成本較高等不足，除此之外，我國(guó)在氣動(dòng)旋沖鉆井的研究、氣動(dòng)旋沖鉆井的應(yīng)用上，依然處于起步階段、尚未發(fā)展成熟，因此，氣動(dòng)旋沖鉆井目前無(wú)法在實(shí)際石油鉆井中得到廣泛應(yīng)用。

其次，液動(dòng)旋沖鉆井。這種技術(shù)主要是利用高壓水、牙輪噴射鉆井液的推動(dòng)而進(jìn)行旋沖鉆井，其驅(qū)動(dòng)介質(zhì)主要包括水、油兩種。就現(xiàn)階段來(lái)說(shuō)，在液動(dòng)旋沖鉆井過(guò)程中，主要驅(qū)動(dòng)介質(zhì)是鉆井液，在巖石沖擊下能夠產(chǎn)生較大的力量，且設(shè)備運(yùn)行消耗的燃料也比較低，因此，液動(dòng)旋沖鉆井在石油鉆井領(lǐng)域有著較為理想的應(yīng)用效果與良好的應(yīng)用前景。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在石油鉆井中有效應(yīng)用旋沖鉆井技術(shù)，有利于實(shí)現(xiàn)鉆井效率與鉆井質(zhì)量的提高，也有利于實(shí)現(xiàn)鉆井成本的降低，基于此，未來(lái)仍應(yīng)注重加強(qiáng)旋沖鉆井技術(shù)方面的研究。

[1]劉春元,焦海潮,陳鎮(zhèn).旋沖鉆井技術(shù)在石油鉆井中的應(yīng)用研究[J].化工管理,2016，(33)：123.

[2]鄧元洲.旋沖鉆進(jìn)技術(shù)在石油鉆井中應(yīng)用的可行性研究與探索[J].化工管理,2016，(17)：171.

[3]劉源德.旋沖鉆進(jìn)技術(shù)在石油鉆井中應(yīng)用的可行性研究與探索[J].石化技術(shù),2015，(11)：163-164.

李曉波(1983- )，男，鉆井工程師，本科，主要從事鉆井技術(shù)井控管理工作。