潘小明

中石化中原石油工程有限公司鉆井一公司, 河南 濮陽 457331

為了進一步解決旋沖鉆井技術的應用問題，首先要提升我國旋沖鉆井技術的應用水平，從而有效提高石油鉆井的效率，提升石油鉆井開采的質量，確保在相關工作人員在石油鉆井過程中的安全性，為石油開采單位創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益與社會效益。

1 旋沖鉆井技術的應用現(xiàn)狀

旋沖鉆井技術的發(fā)展基礎是碎巖機理，隨著這項技術的不斷成熟與完善，已被廣泛地應用于社會各個領域，如礦石開采、地質勘探以及石油鉆井方面。旋轉鉆井技術作為一種較為先進的核心技術，其沖擊器的性能可以直接影響到旋沖鉆井的效果。目前市場上沖擊器的類型較多，主要包括液動、氣動以及電動沖擊器等類型，其中液動與氣動沖擊器是石油鉆井中應用最為廣泛的兩種。

1.1 液動旋沖鉆井技術

液動旋沖鉆井使用的液動沖擊器，其工作的主要動力來源于高壓水或鉆井液，井下動力鉆具是液動旋沖鉆井機中最為核心的部分。在20世紀初期，一位俄國的工程師成功地研究出液動旋沖鉆井技術。但由于當時技術水平有限，液動沖擊器的單次沖擊功率較低且頻率高，鉆井深度也比較小，無法有效地應用到深井石油鉆井中。近些年來隨著我國油氣田鉆井行業(yè)不斷向縱深發(fā)展，科學技術水平逐步提高，在解決硬地層鉆進效率低、鉆頭壽命短等問題方面，液動沖擊器的性能優(yōu)勢也日益顯現(xiàn)。

1.2 氣動旋沖鉆井技術

在20世紀40年代，氣動沖擊旋轉技術在采礦業(yè)得到有效應用。該項技術不僅可以利用壓縮空氣來解決車裝鉆機工作過程中存在壓力不足的問題，還可將壓縮空氣作為氣動旋沖鉆井的動力介質。氣動沖擊旋轉與液動沖擊旋轉鉆進相比，不僅其介質密度較小，同時其氣柱靜壓力也較小，且?guī)r石更加容易破碎，鉆進效率也高于液動沖擊旋轉鉆進，且是液動沖擊旋轉鉆進的3～5 倍。

2 旋沖鉆井技術工作原理以及應用特點

2.1 工作原理

傳統(tǒng)鉆井技術是旋沖鉆井技術發(fā)展的基礎與前提。與傳統(tǒng)鉆井技術相比，旋沖鉆井技術具有更大的沖擊力。旋沖鉆井技術利用沖擊器的活塞運動來撞擊鉆頭，從而提升鉆頭的沖擊力，提升鉆沖效率。

2.2 應用特點

①利用沖擊器不僅可以實現(xiàn)鉆頭對巖石的沖壓，同時在鉆頭旋轉運動期間可以順利地破碎巖石。對于硬度較高的巖石來說，其破碎難度較大，因此在一般情況下會采用體積破碎法，這種方式不僅可以提升沖鉆效率，同時也能夠減少鉆頭損耗，提高人力與物力的利用率[1]。

②旋沖鉆進過程中的高頻沖擊破碎法，不僅耗費時間短，同時也可以確保巖石在破碎的瞬間不會發(fā)生巖性變化。另外，由于鉆頭具有較高的穩(wěn)固性，因此在一般情況下不會發(fā)生偏斜力矩的情況，且能夠形成較為規(guī)則的井眼，提升鉆井質量。

③對于旋沖鉆進技術來說，其高頻沖擊破碎方式能夠有效降低鉆頭的磨損，延長鉆頭的使用時間。但需要注意的是，在鉆進期間要對鉆壓與轉速進行嚴格控制，全面監(jiān)測鉆柱的受力情況，確保鉆進的質量與效果。

3 石油鉆井中旋沖鉆井技術的應用

3.1 旋沖鉆井技術的應用

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學技術的進步，旋沖鉆井技術在石油鉆井施工中得到廣泛的應用，根據(jù)實際應用情況大致分為如下幾點內容：

隨著科學技術的發(fā)展，傳統(tǒng)小直徑的沖擊器已經(jīng)不再符合當前石油鉆井的需求，大直徑的沖擊器得到廣泛的應用，并且呈現(xiàn)出多工藝以及系列化的發(fā)展趨勢。沖擊器在實際應用期間，一般情況下需要把硬地層的硬巖擊碎。其中需要特別注意的是，對于深度在3000米以上的井段實施鉆進作業(yè)時，要側重于沖擊器使用方法的研究，以此來提高沖擊器的使用壽命，確保沖擊器在鉆井過程中的安全性與可靠性，從而進一步提高我國石油深井的開采水平[2]。

要重視與鉆頭相關配套技術的研究，盡可能地根據(jù)實際鉆井情況來選擇技術含量更高且適應性更強的鉆頭，以此來提升鉆進效率。

要充分擴大沖擊器的應用范圍，這就要求沖擊器不能僅限于用在直井鉆進，同時也要用于定向井鉆進中。另外，為了進一步提高沖擊器的適應性，可以將計算機技術應用到旋沖鉆井技術當中，以此來進行參數(shù)計算，準確地掌握沖擊器的操作規(guī)律，適當?shù)貙_擊器各項參數(shù)進行合理的調整，從而大大提高沖擊器的利用率。

3.2 旋沖鉆井技術的具體應用

對于氣動旋沖鉆井技術來說，其主要是利用高壓氣體的推動來實施旋沖鉆井。目前在我國石油鉆井中，氣動旋沖鉆井技術的應用十分廣泛[3]。氣動旋沖鉆井技術可以根據(jù)不同的配氣方式分為兩大類，一類是有閥式氣動旋沖鉆井，即通過高壓氣體的推動作用實施有效的控制與調整；另外一類是無閥式氣動旋沖鉆井，其具體調節(jié)與控制通過缸體側壁以及上活塞的往復運動來實現(xiàn)。對于高壓氣體來說，其整體密度偏低，產(chǎn)生的氣柱壓力在一般情況下相對較小，極易使巖石破碎。同時，若井底較為干凈，且風速較高時，其巖石碎屑就會連續(xù)破碎。雖然氣動旋沖鉆井的效率較高，但其具體操作也較為繁瑣，且投入成本較高。另外，與西方發(fā)達國家相比，我國氣動旋沖鉆井技術的應用水平相對較低，且氣動旋沖鉆井技術的研究仍舊處于初級階段，并沒有形成系統(tǒng)完善的體制。因此在我國現(xiàn)階段，氣動旋沖鉆在石油鉆井中還沒有得到廣泛應用。

4 旋沖鉆進技術在石油鉆井中的未來展望

近些年來隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術水平的不斷進步，我國旋沖鉆進技術也得到進一步提高，沖擊器的應用水平越發(fā)成熟，并逐步向系列化以及多工藝化趨勢發(fā)展。在石油鉆井期間，要想有效解決硬巖石鉆進難題，尤其是對于參數(shù)為3000米的沖擊產(chǎn)品來說，增大單次沖擊功率不僅能夠大大延長沖擊器的使用期限，提高其運行的穩(wěn)定性，同時可以充分滿足當前社會對于石油鉆井深度勘探的相關要求，為勘探工作奠定良好的技術基礎。除此之外，在研究旋沖鉆井技術的過程中，相關工作人員要根據(jù)石油鉆井的具體情況以及施工環(huán)境來選擇較為恰當?shù)你@頭，提升鉆井的有效使用率，擴大旋沖鉆進技術的應用范圍，并不斷向定向井方向發(fā)展，以此來進一步拓展鉆井的寬度與廣度，提高石油鉆井的效率。

5 結語

總而言之，在我國社會主義市場經(jīng)濟持續(xù)活躍的形勢下，全社會對石油資源的需求量也在不斷地提升，因此進一步提升石油開采的效率十分必要，可以在一定程度上減少對外來石油的依賴性，極大提高我國國際的綜合競爭力。在這一過程中，旋沖鉆井技術的應用不僅有效提高了我國石油開采的效率，同時也提升了石油開采期間的安全性，充分滿足了全社會對石油的需求，促進我國社會經(jīng)濟的發(fā)展。