水力振蕩器在常規(guī)定向井中的應(yīng)用

劉勇 李英素

【摘要】隨著油田開發(fā)的不斷深入和剩余油分布的要求，油氣開采過(guò)程中定向井的應(yīng)用越來(lái)越廣泛起來(lái)，定向井在鉆進(jìn)的過(guò)程中，常常會(huì)因粘鉆等情況的發(fā)生，影響鉆進(jìn)的實(shí)效性，減少鉆具與井壁的靜摩擦，這一問(wèn)題始終困擾定向井的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。本文從水力振蕩器的機(jī)械原理入手，詳細(xì)說(shuō)明了該工具的傳動(dòng)方法，以鉆井液作為動(dòng)力源，可實(shí)現(xiàn)鉆具與井壁之間靜摩擦和動(dòng)摩擦之間的轉(zhuǎn)換。通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，能夠提升鉆機(jī)的鉆進(jìn)效率，縮短鉆井周期。

【關(guān)鍵詞】水力振蕩;定向井;實(shí)踐;應(yīng)用

一、 定向井的特點(diǎn)

近年來(lái)，隨著油田開發(fā)的深入，為了充分挖掘剩余油的價(jià)值，同時(shí)受到地面環(huán)境的影響越來(lái)越大，石油開采過(guò)程中定向井技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模日益增大么，特別是大位移定向井、長(zhǎng)水平段定向井的應(yīng)用正在迅速擴(kuò)大。在鉆井過(guò)程中，鉆具在井眼曲率較大的井段，往往會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦阻力，造成施工難度的提升，鉆壓無(wú)法有效應(yīng)用，特別是那些低密度非均質(zhì)地層，會(huì)因造斜井段大，造成粘鉆情況的發(fā)生，工程施工過(guò)程中難以控制，無(wú)法有效傳遞鉆壓，嚴(yán)重影響了鉆具的鉆速和鉆進(jìn)效率，層位阻礙大斜度定向井應(yīng)用路上的一條攔路虎。國(guó)內(nèi)外油氣田都開展了從地質(zhì)到工程鉆井井眼軌跡的研究與優(yōu)化施工，但仍在部分井上出現(xiàn)磨阻大、托壓的情況。

二、 水力振蕩器的使用優(yōu)勢(shì)

1、 工具結(jié)構(gòu)及原理

水力振蕩器主要包括動(dòng)力部分、軸承系統(tǒng)部分和配套振蕩短節(jié)三個(gè)機(jī)械總成組成。工具的動(dòng)力部分由一個(gè)馬達(dá)構(gòu)成，馬達(dá)的下端固定有閥門，流體通過(guò)動(dòng)力源進(jìn)行輸出，驅(qū)動(dòng)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)。與動(dòng)力部分連接的是一個(gè)定閥片，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生周期性的節(jié)流變化，使壓力變化隨周期作用在彈簧短節(jié)上，形成彈簧短節(jié)的不斷受壓變化，形成振動(dòng)。

水力振蕩器通過(guò)自身振動(dòng)帶動(dòng)鉆具產(chǎn)生振動(dòng)，減少高速鉆進(jìn)過(guò)程中鉆壓傳遞與井底井眼之間的摩擦，提升鉆壓傳遞的有效性，改善動(dòng)力鉆具在定向井應(yīng)用中鉆壓的調(diào)節(jié)，提升鉆進(jìn)的效率。

隨著大位移定向井的應(yīng)用和水平井段的增長(zhǎng)，鉆進(jìn)模式正在受到越來(lái)越大的考驗(yàn)，水力振蕩器利用簡(jiǎn)單的原理盡可能的解決了粘鉆的問(wèn)題，從成本的角度講，利用了振蕩的原理，工具簡(jiǎn)單有效，價(jià)格實(shí)惠，性價(jià)比高。

2、 優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

水力振蕩器在工作狀態(tài)下，具有自身的技術(shù)特點(diǎn)。首先，工具產(chǎn)生的振蕩信號(hào)不會(huì)影響隨鉆測(cè)井工具的數(shù)據(jù)采集工作，同時(shí)自身抗干擾能力強(qiáng)，位置選擇相對(duì)自由，且振蕩本身能量小，不會(huì)對(duì)施工工具產(chǎn)生影響。其次，工具和鉆頭之間有很好的兼容性，可以和鉆具進(jìn)行有力配合，不會(huì)對(duì)鉆頭產(chǎn)生破壞，還能夠提升PDC鉆頭的使用壽命。再有，水力振蕩器對(duì)工具面產(chǎn)生了良性作用，改善了鉆進(jìn)過(guò)程中鉆壓的傳遞方式，加強(qiáng)了定向鉆進(jìn)。

3、 鉆進(jìn)操作原則

開始鉆進(jìn)時(shí) ，不宜過(guò)大 ，應(yīng)逐漸加壓 ，找到一個(gè)機(jī)械鉆速最快 的最佳契合點(diǎn) （最優(yōu)值 ） ， 然后保存該鉆壓鉆進(jìn) ，切勿期望值過(guò)高 。 在滑動(dòng)工況 ，第一次滑動(dòng) ，先將排量提起來(lái) ，再逐漸加壓 ;在復(fù)合工況 ，也要注意鉆壓 ，不宜過(guò)大。水力振蕩器在小鉆壓鉆進(jìn)中 ，可有效地消除鉆具重量在井壁某段 的聚集效應(yīng) ，如使用大鉆壓鉆進(jìn) ， 振動(dòng)短節(jié)的彈簧將受到壓縮 ， 這樣就會(huì)降低工具 的使用效果 。 在井斜較小的井眼鉆井 中，水力振蕩器應(yīng)安放在受壓位置（中性點(diǎn)以下） ，以避免跳鉆發(fā)生 。

三、 認(rèn)識(shí)與建議

第一，水力振蕩器的應(yīng)用能夠有效降低鉆進(jìn)過(guò)程中的粘鉆問(wèn)題的發(fā)生，可以降低滑動(dòng)托壓?jiǎn)栴}，提升機(jī)械效率，提高設(shè)備的使用壽命，井底鉆井的周期和費(fèi)用，減少粘鉆現(xiàn)象的發(fā)生。

第二，水力振蕩器能夠與常規(guī)工具進(jìn)行配合使用，所發(fā)出的振蕩信號(hào)與常規(guī)工具、PDC鉆具之間不會(huì)形成干擾信號(hào)。

第三，在進(jìn)行大斜度定向井鉆進(jìn)過(guò)程總，水力振蕩器的應(yīng)用可以減少鉆頭與井底之間的沖擊現(xiàn)象，提升PDC等鉆頭的使用壽命。

第四，軸向振蕩不會(huì)對(duì)MWD等信號(hào)的傳輸造成影響，對(duì)井下施工鉆具沒(méi)有影響。

第五，水力振蕩器的使用，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證能夠在不同程度上提升鉆速，降低磨阻，減少換鉆的次數(shù)，提升大斜度長(zhǎng)水平段定向井的鉆進(jìn)效率。

第六，在定向井鉆進(jìn)施工中，減少了磨阻對(duì)于鉆具的影響，減輕了大斜度井段的影響，能夠形成較為完好的井眼軌跡，提升了綜合鉆完井的效率和經(jīng)濟(jì)效益。

四、結(jié)束語(yǔ)

軌跡控制問(wèn)題是定向井鉆井施工過(guò)程中的一大難點(diǎn)，根找到定向井鉆井施工作業(yè)中需要考慮的問(wèn)題，全方面、多角度的研究定向井鉆井作業(yè)施工過(guò)程中軌跡控制的關(guān)鍵。安全、效率、效益是永恒的話題，更是實(shí)現(xiàn)石油定向井的生產(chǎn)高效運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益的雙提高的目標(biāo)所在。

水力振蕩器能夠使鉆柱周期性振動(dòng)，將鉆柱靜摩擦變?yōu)閯?dòng)摩擦，降低鉆井過(guò)程中摩阻扭矩，保證鉆頭鉆壓的有效施加，提高機(jī)械鉆速。可以部分替代水平段旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向，降低作業(yè)成本，提高勘探開發(fā)效益。 施工過(guò)程中，需要我們時(shí)刻將鉆井過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和考慮周全，依靠鉆井設(shè)備和施工技術(shù)，結(jié)合豐富的知識(shí)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，形成有針對(duì)性的技術(shù)方案，力求把風(fēng)險(xiǎn)降低至最低，最終為促進(jìn)石油行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和綠色環(huán)保理念的深入執(zhí)行，提供有效的技術(shù)支持與深遠(yuǎn)的社會(huì)影響。

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