旋冲钻井技术在石油钻井中的应用

旋冲钻井技术在石油钻井中的应用

颜亮

广东南油服务有限公司

新疆省乌鲁木齐市

830000

摘要：油气开发领域当中，旋冲钻井技术作为一种常见的钻井技术，主要作用于处理石油钻井作业时遇到的破岩效率低、钻井工程长等问题。它和脉冲空化射流钻井技术以及超高压喷射钻井技术等技术相比，此技术不仅设备结构简单，还拥有投入规模小、综合应用效果好的特点。同时，旋冲钻井技术与传统钻井设备两者之间进行有机结合，能够借助对钻头的周期性增添作用力，促进钻井速度及其效率得到提高[1]。但受国内对旋冲钻井技术的研究时间较短的影响，此技术未能在全国范围当中得到全面应用。因此，对石油钻井中旋冲钻井技术的应用进行深入研究具有重要意义，也能够充分地发挥出旋冲钻井技术的实际价值。

关键词：旋冲钻井技术；石油钻井；应用

引言

作为重要化石能源，我国对于石油资源的需求呈现出逐年增加态势，所以加大石油资源的开采力度愈发重要。由于部分油气储层埋藏较深，储层岩性可钻性差，钻完井作业难度高，资源开发面临很大的困难。随着石油钻井技术的不断发展，旋冲钻井技术应运而生，该技术的应用可大幅提升钻进破岩效率，有助于进一步提高钻井作业时效。本文旨在对钻井工程中旋冲钻井技术的应用进行深入分析，突出旋冲钻井技术的应用价值。

1 旋冲钻井技术的概述

1.1技术原理分析

旋冲钻井技术的工作原理主要是借助安装在钻头顶部的冲击器，在液动或者气动等不同动力源的作用下，推动冲击器形成较高频率的冲击力，而冲击器在冲击力的施压之下，会传递给钻头，从而让钻头在惯性的作用下，形成冲击钻进的效果。在冲击动载和压旋转的联合作用下，钻头就能够实现对不同类型的岩石进行击打、破碎，而整个钻井过程当中，冲击动载进一步扩张了岩石的裂隙，形成更大面积、更大体积的破碎情况，加速了岩石的破碎速度，缩短了石油钻井的时间[2]。

1.2 旋转冲击器

旋冲钻井技术施工过程当中，冲击器是最核心的零部件，它主要由配水、冲击、防回水、传递等部分组成。在实际石油钻井作业当中，首先钻井液或者气流会进入到冲击器当中，经过配水阀的处理，流经冲锤的上端再形成分流，最后直接达到冲锤头的水槽当中。其次，由于流道处于被封死的状态，钻井液或者气流，经回收到堵塞，从而形成了水击。因此当液体的压强达到一定值时，冲锤就会形成快速运动的现象；达到预设高度后，原通道自动关闭，这时下面接头中就会流出液体，使得冲锤形成惯性连续性运动。而液压与上阀套之间的相互作用，让冲锤和钻头之间发送了相互的碰撞，并形成周而复始的运动。

2旋转冲击钻井技术的种类

2.1气动旋转冲击钻井技术

该技术的应用主要集中在采矿工程领域。传统的钻井技术需要依靠大量的人力和物力来完成，效率较低、成本较高，并且存在一定的安全隐患。而气动旋转冲击钻井技术可以通过利用高压空气对钻头进行冲击和旋转，使得钻井效率大大提高，同时还能够降低生产成本。此外，冲击器的介质密度较低，岩石更易于破碎，从而使得钻井效果更加理想。随着气动旋转冲击钻井技术的不断发展，冲击器的设计也得到了持续的改进和创新，已研发出超过40多种型号。这些冲击器在结构、性能和适用范围方面各有千秋，例如无阀和有阀两种类型的冲击器，三牙轮、金刚石等钻头，以及可适应多种工作环境和特殊工艺要求的冲击器。气动旋转冲击钻井技术具有较高的效率和稳定性，不会出现重复破碎的现象，可以快速地完成钻井作业，并且能够适应多种环境和条件。该技术在石油钻井工程中得到广泛应用，尤其是在复杂地层和深海钻井中，能够快速地穿过困难的地层，保证钻井质量和进度。

2.2液动旋转冲击钻井技术

液动旋转冲击钻井技术是一种在石油钻井领域中得到广泛应用的先进技术，主要通过利用钻井液的动力来推动钻头进行钻井作业，因此能够更好地适应不同类型的地层，尤其在深孔硬地层钻井中表现出了良好的效果。此技术中，液动冲击器是最关键的部件之一，目前主要有水力和高压油两种介质来驱动液动冲击器。而水力液动冲击器由于安全性高、使用成本低等原因，在石油钻井中被广泛采用。水力液动冲击器中，钻井液在特定的引导管内高速旋转，形成旋涡，产生的压力差能够驱动液动冲击器提供冲击力，使得钻头在地下进行快速的旋转和冲击。优势主要有：首先，该技术可以实现钻井速度的大幅提升，节约施工时间。其次，使用液动旋转冲击钻井技术能够更好地处理地层中的岩石碎屑、泥沙等杂质，避免堵井和其他问题。

此外，此技术可以有效节约燃料开支，降低运营成本，对环保和节能都能够产生显著的效果。在使用液动旋转冲击钻井技术时，应按照具体的钻井工艺、井深、地层类型等因素加以合理的调整，以达到最佳的钻井效果。通常需要依据具体情况来确定液动冲击器的液体流量、压力、旋转速度等参数，以及钻头的选型和使用方式。此外，在钻井过程中还需要对钻头进行定期维护和更换，以保证钻井质量和效率。

3 应用实例分析

为了进一步证明旋冲钻井技术的应用效果，以配备了液动冲击器的旋冲钻井技术为例，结合依南5#、金海1#以及黑英1#等三口油井，分别展开了相应的石油钻井试验，以此判断旋冲钻井技术在实际过程中的应用效果。石油钻井中旋冲钻井技术的应用，在液动冲击器的帮助下，能够达到可持续稳定地钻井效果，且每次钻井的周期均超过了80h，具有良好的效果。

4 结束语

综上所述，在石油钻井项目实际应用中，旋冲钻井技术是一门十分重要的新型钻井技术，它能够在作业时，有效避免岩性改变对钻井质量、效率和安全等造成的不良影响。同时，该技术的应用，还能够进一步提高钻井作业的质量、效率，缩短钻井的时间。油气企业需要加大对此项技术的研究力度，根据石油钻井项目具体工况，选择相对的钻头及对钻井工艺参数进行科学合理的配置，只有这样才能够最大化程度上保障石油钻井作业的高效、高质量地开采，提高油气企业的经济效益。旋转冲击钻井技术是一种高效、节能、环保、安全的钻井技术，具有非常明显的优势，能够解决地质软硬交替带来的问题，有效提升钻井速度和成功率，降低施工成本。随着技术的不断提高，旋转冲击钻井技术的应用范围也在不断扩大，如在煤层气、页岩油等领域得到了广泛应用。可以预见，旋转冲击钻井技术会持续引领石油钻井技术的发展。

参考文献：

[1]张志远.石油钻井中旋冲钻井技术的应用探讨[J].西部探矿工程，2021,33(08):101-102.

[2]李慧群.旋冲钻井技术在石油钻井中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2020,40(16):202-203.