对液动冲击钻井技术的分析范文

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摘要：文章以目前对冲击钻井技术使用情况为依据,分析其技术特征与发展现状,展望其今后的未来,希望能够帮助更多的人了解到这项技术。

关键词：液动冲击钻井技术;现状;未来展望

0前言

与传统钻井技术相对比,在进行硬质地质钻井时,液动冲击钻井技术有着钻井成本低、钻井效率高、钻井速度快的优势。所以有必要加强对液动冲击钻井技术研究,包括其特点与应用现状。这对推动钻井行业可持续发展来说意义深远、重大。

1液动冲击钻井技术特点

与普通钻井技术对比液动冲击钻井技术有着更高的钻速。据资料显示该技术钻速为传统钻井钻速的7.3倍[1]。所以该技术在面对硬质类型的地层时,比如花岗岩、石灰岩时,该技术有着更高的钻井效率。利用高速钻头完成地质钻井。由于钻机强度较高,所以有着比较突出的工作效率。当然在其强大的钻井效率支持下,钻井成本也得到了有效控制。此外该技术还有以下几点优势。首先是在钻速稳定的条件下,该技术压力通常比较小。因此并不会产生过大的钻柱压力,能够有效延长钻柱使用寿命。其次在应用这种钻井方法时,因和岩石接触时间比较短。通常只有钻井时间的1%至2%[2]。所以不会对钻头造成过大的损伤,可以有效延长钻头寿命。最后该技术从字面意思就能够明白,这种技术主要是破坏岩层,因此并不需要考虑钻井眼倾斜角,井斜角非常容易控制,这对改善钻井情况、井眼情况有着非常突出的帮助作用。

2液动冲击钻井技术现状

2.1射吸冲击器

为应对4000至5000米钻井要求,我国西安石油大学积极研发,研制出了能够应对这一深度钻井要求的射吸冲击器。这种设备在使用过程中,能够有效利用钻井液喷嘴卷吸,结合阀控液完成系统位移反馈控制,实现活塞与阀的交变压力差。将压力差作为动力实现活塞的反复运动,产生能量。当然需强调的是这种冲击能量输出实际上不仅仅只有这一种方式,除去冲击能量外,振动能量也是它的能量输出方法。西安石油大学教授结合流体动力学研究了射吸冲击器流场数值,得知了冲击器速度、压力具体情况,分析了不同受力面实际受力情况。从结果可以得知,冲击器与排量为正比关系。为了提高冲击器工作效率可以应用圆锥喷嘴。这种喷嘴有着更好的射流效果。冲击频率和射程为反比关系,冲击功和冲锤末速度为正比关系。

2.2射流冲击器

吉林大学早在上个世纪的七十年代就已经展开了对这项技术的研究,在实践的过程中取得了喜人的成绩,有着独立知识产权。实验中所用射流冲击器型号是YSC-178,其控制元件为双稳射流元件[3]。随后在上个世纪末我国科研人员将这一设备应用于钻井实验。在实验中将实验深度控制在2500米,时间为70h,转速为3.1m/h。从该数据不难看出,该设备的钻进效率非常高。此外在随后的实验结果中也发现,该设备元件的冲蚀情况比较突出。甚至有一侧信号道出现了堵塞问题。随后在三轮实践中,该设备最高深度到达地下2600米,入井时间达到了84小时。在和牙轮钻头的配合使用过程中,能够有效钻取砂岩类地质,钻速获得了飞跃成长。和牙轮钻机相比,该方法钻速实现了170%的增长。结束试验后立刻根据实验问题,改造了冲击器,改善了冲击器冲程。随后在结束改造后,该设备的冲击功实现了进一步加强,冲击功达到了346.45J。

2.3阀式冲击器

除了上面的钻井技术以外,阀式冲击器同样是比较常见的技术类型。该技术由大庆石油研究所设计,是一种阀式作用类型的液力冲击器。XC-82这种类型冲击器的排量为0.1至0.353•min-1。压力为1.3至3.7MPa最高冲击频率为1.8Hz,冲击功为132J。该技术的最大优点和特征便是摩擦阻力比较小,且有着较长的使用寿命。可靠、稳定的活塞环密封为其营造了良好的工作环境。另外这种冲击器本身零部件较少、构造非常简单,所以维护非常简单。最后这种冲击器的冲计量比较高,最高数值能够达到132J。

3液动冲击钻井技术展望

与传统钻井技术相比较,液动冲击钻井技术的优势非常突出,在采矿领域、地质勘探领域中都有所应用,且效果非常显著。不过以钻井行业未来发展情况来看,虽然该技术在数十年的发展过程中,其本身的能力得到了有效的进步。丰富多样的形式能够应对各种各样的环境。只要合理的选择冲击器就能够获得良好的社会效益与经济效益。不过该技术所用冲击器大多需要面对非常恶劣的工作环境,为了最大化该技术的使用效果,就必须做好寿命问题的控制,降低钻井整体成本。未来该技术的研究方向为提高冲击功与使用寿命。做到钻头与系统的完美配合,扩大其应用范围,提高其使用效益。

4结语

结合本文的分析可以得知,当前液动冲击钻井技术技术有着比较巨大的优势,在面对硬质地质的钻井需求时,能够很好解决速度慢问题。不过其本身的缺陷与问题仍旧比较突出,比如稳定性差、寿命短等。这些问题会限制钻井技术的应用。为此有必要加强对该技术的研究,了解其本质特性。这对推动我国钻井事业发展而言具有重要意义。

参考文献:

[1]李卫国.液动冲击钻井技术发展与应用现状[J].化工管理,2018,(31):164-165.

[2]潘冬兴.石油钻井中旋冲钻井技术的应用探讨[J].化工管理,2017,(31):178.

[3]黄雪琴,孟庆昆,郑晓峰.液动冲击器发展现状及在油气钻井应用探讨[J].石油矿场机械,2016,45(09):62-66.

作者:齐龙 单位:中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井三公司