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      石油鉆井應(yīng)用旋沖鉆進技術(shù)的可行性探索

      2017-03-04 02:16:45王勇中石化華北石油工程有限公司河南鉆井分公司陜西延安727400
      化工管理 2017年7期
      關(guān)鍵詞:液動附壁射流

      王勇(中石化華北石油工程有限公司河南鉆井分公司, 陜西 延安 727400)

      石油鉆井應(yīng)用旋沖鉆進技術(shù)的可行性探索

      王勇(中石化華北石油工程有限公司河南鉆井分公司, 陜西 延安 727400)

      旋沖鉆進技術(shù)作為一種有效的深井鉆進技術(shù),對石油鉆井工程具有非常重要的意義和作用。本文在研究中主要以旋沖鉆進技術(shù)為核心,探究石油鉆井應(yīng)用旋沖鉆進技術(shù)的可行性,進而提高石油鉆井的工作效率。

      石油鉆井;旋沖鉆進技術(shù);可行性;途徑

      隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,進一步促進了石油工業(yè)的完善與發(fā)展,同時對石油鉆井工程提出了新的要求。旋沖鉆井技術(shù)是石油勘探工作中的重要技術(shù),可以在解決深井硬地層鉆井問題的基礎(chǔ)上,有效提高石油勘探綜合效率與質(zhì)量,進而為石油開采工作提供重要的保障?,F(xiàn)如今,旋沖鉆進技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)關(guān)注和研究的重要課題,在這樣的環(huán)境背景下,探究石油鉆井應(yīng)用旋沖鉆進技術(shù)的可行性具有非常重要的現(xiàn)實意義。

      1 旋沖鉆進技術(shù)綜合簡述

      (1)技術(shù)原理 在旋沖鉆進技術(shù)實際應(yīng)用的過程中,在普通旋沖鉆進基本功能之外,增設(shè)沖擊器,沖擊器屬于井底動力機械類,一般會設(shè)置在井底鉆頭或者是巖心管上端位置,借助高壓氣體、鉆井液促發(fā)活塞進行上下運動,不停撞擊鉆頭,使得鉆頭受靜壓旋轉(zhuǎn)與沖擊動載的影響而達到擊破巖石的目的。沖擊動載在實際使用中可以對巖石造成重大破壞,使其裂縫擴張,導(dǎo)致大體積巖石破碎,加快巖石破碎速度和效率,進而有效提高石油鉆井工作的綜合鉆井效率。

      (2)技術(shù)特點 在旋沖鉆進技術(shù)在石油鉆井工程應(yīng)用的過程中,主要表現(xiàn)為以下幾方面特點:第一,旋沖鉆進技術(shù)在使用過程中,巖石破碎的主要原因是受鉆頭沖壓與回轉(zhuǎn)刮削綜合作用下實現(xiàn)。針對較為堅硬的巖石,旋沖鉆進技術(shù)采用體積破碎方式,并非傳統(tǒng)淹沒破碎方式,有效提高了鉆井效率和鉆井質(zhì)量。第二,旋沖鉆進技術(shù)利用高頻沖擊破碎的方式,時間短,使得巖石在極短破碎時間內(nèi)不會產(chǎn)生巖性變化,同時鉆頭穩(wěn)固性極高,一般不會產(chǎn)生偏斜力矩的情況,可以形成有利的井眼規(guī)則,保證鉆井工作質(zhì)量。第三,旋沖鉆進技術(shù)采用高頻沖擊破碎方式可以減少鉆頭研磨,提高鉆頭的使用壽命。值得注意的是,由于高頻沖擊與回轉(zhuǎn)實現(xiàn)施工特點,在鉆進過程中要嚴格控制鉆壓與轉(zhuǎn)速,實時觀測鉆柱實際受力情況,進而保證鉆進效果。

      2 旋沖鉆進技術(shù)在石油鉆井中的實際應(yīng)用

      (1)關(guān)鍵技術(shù) 沖擊器作為旋沖鉆進技術(shù)的重要部件,直接關(guān)系到實際鉆進效果。目前我國對沖擊器的研究已經(jīng)日漸成熟,沖擊器一般主要包含液動沖擊器、氣動沖擊器、電動沖擊器、氣液混合與機械作用式?jīng)_擊器等,但在石油鉆井領(lǐng)域中主要應(yīng)用氣動沖擊器與液動沖擊器兩種。針對氣動沖擊器而言,在實際應(yīng)用中的動力介質(zhì)為壓縮空氣,包括有閥式與無閥式兩種,有閥式主要利用活塞的上下運動產(chǎn)生動力,由閥片進行動力控制;無閥式則是借助活塞與缸體壁中的配氣系統(tǒng)帶領(lǐng)活塞的上下運動。液動旋沖鉆進技術(shù)主要以高壓水或者鉆井液為介質(zhì),相比于氣動沖擊器而言,能源利用率相對較高,燃料消耗小,進而具有極強的經(jīng)濟性。以此為依據(jù),本文在接下來的探究中液動旋沖鉆進技術(shù)為對象,推出DGSC型液動射流沖擊器,以研究應(yīng)用效果。

      (2)DGSC型液動射流沖擊器 DGSC型液動射流沖擊器中的控制機構(gòu)主要由雙穩(wěn)射流元件組成,借助雙穩(wěn)射流元件的附壁性與切換性,使得可控流體可以根據(jù)有序進入沖擊器,促發(fā)活塞作有規(guī)律的沖錘往復(fù)動作。其工作原理為圖1所示,1為射流元件、2為缸體、3為活塞、4為沖錘、5為砧子、6為外管、7為鉆頭,P、E為信號孔,C、E為輸出道。在水泵輸出高壓水后,通過鉆桿柱接入元件1,此時噴嘴會形成附壁效應(yīng)。若右側(cè)附壁,液體從E輸出進入2,以此促發(fā)活塞3與沖錘4撞擊5,完成整個巖石沖擊過程。同時,液體從E輸出后會產(chǎn)生信號傳輸?shù)紽,活塞運行完成后改變附壁方向轉(zhuǎn)為左側(cè)。附壁左側(cè)時液體通過C輸出進入2缸體,促發(fā)活塞與沖錘,與此同時反饋信號傳輸?shù)紻,改變主射流附壁方向,實現(xiàn)附壁右側(cè)完成上述運動。

      (3)應(yīng)用效果 DGSC型液動射流沖擊器內(nèi)部組建結(jié)構(gòu)較為簡單,在實際應(yīng)用中運動部件相對較少,只有活塞沖錘進行運動,這種結(jié)構(gòu)減少了沖擊器在實際使用中的磨損情況,并不受鉆井深度與圍壓的影響,進而較為適用于深井鉆井工作。在實際使用中,旋沖鉆進技術(shù)可以結(jié)合地層、井深、鉆井技術(shù)等實際情況,調(diào)整沖擊器性能參數(shù),以提高沖擊器的穩(wěn)定性單次沖擊功率,選擇金屬密封鉆頭,并配合硬質(zhì)合金鉆頭,以提高大體積碎石效率。

      3 旋沖鉆進技術(shù)在石油鉆井中的未來展望

      隨著旋沖鉆進技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展,經(jīng)過長時間的研究探索,沖擊器已經(jīng)發(fā)展趨于成熟,并形成系列產(chǎn)品,以多工藝為發(fā)展方向,解決石油鉆井中針對的硬巖石鉆進難題。特別是對于參數(shù)3000m沖擊產(chǎn)品而言,大單次沖擊功率可以有效提高沖擊器使用壽命與的工作穩(wěn)定性,進而滿足現(xiàn)代化石油鉆井深度勘探的工作要求,為勘探工作提供重要的技術(shù)保障。從另一個角度上看,在炫寵鉆井技術(shù)研究中,要根據(jù)施工需要和實際施工環(huán)境進行鉆頭選擇,合理選用鉆頭可以有效提高鉆井效率,有助于對旋沖鉆進技術(shù)應(yīng)用范圍的拓展,使其逐漸向定向井的方向發(fā)展,拓展鉆井寬度與廣度。同時,借助現(xiàn)代化計算機技術(shù),鉆井參數(shù)與鉆井工作環(huán)境進行模擬施工,探究石油凈參數(shù)的不同對沖擊器性能要求,調(diào)整沖擊器內(nèi)部結(jié)構(gòu),實現(xiàn)沖擊器工作效率的提升,滿足鉆井工作需求。

      4 結(jié)語

      本文通過對石油鉆井應(yīng)用旋沖鉆進技術(shù)可行性的研究,在分析旋沖鉆進技術(shù)原理與技術(shù)特點的基礎(chǔ)上,從關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用效果等方面入手,不斷優(yōu)化和完善沖擊器內(nèi)部運行結(jié)構(gòu),提高旋沖鉆進技術(shù)的工作效率,進而為石油勘探工作提供技術(shù)保障。

      [1]閆鐵,杜婕妤,李瑋,畢雪亮,姚尚林.高效破巖前沿鉆井技術(shù)綜述[J].石油礦場機械,2012,01:50-55.

      [2]袁新梅,孫起昱,王愛芳,胡春梅.旋沖鉆井技術(shù)及裝備的發(fā)展現(xiàn)狀和展望[J].石油礦場機械,2015,03:7-10.

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