旋沖鉆井技術(shù)在石油鉆井中的應(yīng)用

姜軍

（大慶鉆探工程公司大慶鉆井一公司項(xiàng)目一部）

摘 要：石油是國(guó)家重要的能源之一，在我國(guó)生產(chǎn)生活中占據(jù)著重要地位，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大，我國(guó)石油需求量逐漸增加，但我國(guó)并不是石油生產(chǎn)大國(guó)，如今大部分所使用石油都依靠國(guó)外進(jìn)口供應(yīng)。面對(duì)國(guó)內(nèi)石油資源緊張、國(guó)外石油供應(yīng)不足，無法滿足我國(guó)石油需求量的問題，需要國(guó)家大力發(fā)展石油勘探與開采技術(shù)，積極尋找國(guó)內(nèi)可用石油資源，在緩解石油資源緊張問題的同時(shí)，降低對(duì)國(guó)外石油資源依賴，拉動(dòng)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。鉆井技術(shù)的提高能夠有效促進(jìn)石油開采效率提升，降低開采難度，提高開采安全性與穩(wěn)定性。本文將對(duì)石油鉆井中旋沖鉆井技術(shù)的主要內(nèi)容進(jìn)行闡述，分析其在石油鉆井應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)，探討其未來發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：石油鉆井；旋沖技術(shù)；應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

石油鉆井技術(shù)是石油開采工作中的重要措施，是石油開采質(zhì)量與效率提升的保障，能夠提高石油開采安全性、促進(jìn)勘探準(zhǔn)確度提升、為石油開采工作獲得更多經(jīng)濟(jì)效益。旋沖鉆井技術(shù)是目前石油鉆井中常用鉆井技術(shù)，由于不易受外界環(huán)境因素影響、設(shè)備損壞程度低、使用壽命長(zhǎng)以及工作效率高等優(yōu)勢(shì)受到好評(píng)。通常旋沖鉆井技術(shù)應(yīng)用于深層石油開采，當(dāng)石油層處于堅(jiān)硬地層中時(shí)，傳統(tǒng)鉆井技術(shù)無法有效進(jìn)行深井開采，對(duì)我國(guó)石油資源的充分開發(fā)形成阻礙，不僅威脅人身安全，開采效率低還會(huì)降低石油開采經(jīng)濟(jì)效益，給開采單位帶來嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。而旋沖鉆井技術(shù)能夠深入地下，與傳統(tǒng)鉆井技術(shù)相比有著更高沖擊力，是深層石油開采問題的有效解決方式。

1 提高石油開采技術(shù)的意義

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)生活水平的不斷提高，對(duì)能源資源特別是石油資源的需求量急劇增加，因此對(duì)國(guó)內(nèi)石油資源的開在有著極為緊迫的需求。但石油資源分布不均以及石油存儲(chǔ)量過小等問題都制約著我國(guó)石油開采技術(shù)的進(jìn)步與能源供應(yīng)量的提高，為了降低石油開采難度，促進(jìn)石油開采效率提高，有必要促進(jìn)我國(guó)石油開采技術(shù)水平提升。此外，雖然我國(guó)石油開采已經(jīng)發(fā)展了較長(zhǎng)時(shí)間，開采水平與初期相比有了很大提升，但在實(shí)際開采過程中仍然存在許多問題，例如鉆頭使用期限過短，承受力較低，增加了鉆井成本，對(duì)資源造成了極大浪費(fèi)；鉆頭沖擊力小，不能實(shí)現(xiàn)理想的鉆井效果，影響石油開采質(zhì)量，降低開采效率。因此有必要發(fā)展新的鉆井技術(shù)，提高鉆頭承受力與沖擊力，提高開采效率，降低開采成本，為石油開采單位節(jié)約人力物力，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益提高。

2 旋沖鉆井技術(shù)工作原理以及應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 工作原理

旋沖鉆井是在傳統(tǒng)鉆井技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改良并發(fā)展了新技術(shù)的鉆井技術(shù)，與傳統(tǒng)鉆井技術(shù)相比有更加強(qiáng)大的沖擊力，主要通過增加沖擊器，利用沖擊器強(qiáng)有力的活塞運(yùn)動(dòng)對(duì)鉆頭進(jìn)行撞擊，以此提高鉆頭沖擊力，使鉆沖效率提高。

2.2 應(yīng)用特點(diǎn)

2.2.1 通過沖擊器實(shí)現(xiàn)鉆頭對(duì)巖石的沖壓，并在鉆頭本身旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的帶動(dòng)下使巖石破碎，在巖石硬度較高，難以破碎的情況下，通常使用體積破碎法，而不是傳統(tǒng)的研磨破碎法，這種方式能夠有效提高沖鉆效率，降低對(duì)鉆頭的損耗，節(jié)省人力物力。

2.2.2 旋沖鉆進(jìn)技術(shù)利用高頻沖擊破碎的方式，時(shí)間短，使得巖石在極短破碎時(shí)間內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生巖性變化，同時(shí)鉆頭穩(wěn)固性極高，一般不會(huì)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。

2.2.3 旋沖鉆進(jìn)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(shí)現(xiàn)施工特點(diǎn)，在鉆進(jìn)過程中要嚴(yán)格控制鉆壓與轉(zhuǎn)速，實(shí)時(shí)觀測(cè)鉆柱實(shí)際受力情況，進(jìn)而保證鉆進(jìn)效果。

3 旋沖鉆進(jìn)技術(shù)在石油鉆井中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

沖擊器作為旋沖鉆進(jìn)技術(shù)的重要部件，直接關(guān)系到實(shí)際鉆進(jìn)效果。目前我國(guó)對(duì)沖擊器的研究已經(jīng)日漸成熟，沖擊器一般主要包含液動(dòng)沖擊器、氣動(dòng)沖擊器、電動(dòng)沖擊器、氣液混合與機(jī)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(dòng)沖擊器與液動(dòng)沖擊器兩種。針對(duì)氣動(dòng)沖擊器而言，在實(shí)際應(yīng)用中的動(dòng)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(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)力，由閥片進(jìn)行動(dòng)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(yùn)動(dòng)。液動(dòng)旋沖鉆進(jìn)技術(shù)主要以高壓水或者鉆井液為介質(zhì)，相比于氣動(dòng)沖擊器而言，能源利用率相對(duì)較高，燃料消耗小，進(jìn)而具有極強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。以此為依據(jù)，本文在接下來的探究中液動(dòng)旋沖鉆進(jìn)技術(shù)為對(duì)象，推出DGSC型液動(dòng)射流沖擊器，以研究應(yīng)用效果。

3.2 DGSC型液動(dòng)射流沖擊器

DGSC型液動(dòng)射流沖擊器中的控制機(jī)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(jìn)入沖擊器，促發(fā)活塞作有規(guī)律的沖錘往復(fù)動(dòng)作。

3.3 應(yīng)用效果

DGSC型液動(dòng)射流沖擊器內(nèi)部組建結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，在實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)動(dòng)部件相對(duì)較少，只有活塞沖錘進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)減少了沖擊器在實(shí)際使用中的磨損情況，并不受鉆井深度與圍壓的影響，進(jìn)而較為適用于深井鉆井工作。在實(shí)際使用中，旋沖鉆進(jìn)技術(shù)可以結(jié)合地層、井深、鉆井技術(shù)等實(shí)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。

4 旋沖鉆進(jìn)技術(shù)在石油鉆井中的未來展望

隨著旋沖鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)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(duì)的硬巖石鉆進(jìn)難題。特別是對(duì)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(jìn)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(gè)角度上看，在旋沖鉆井技術(shù)研究中，要根據(jù)施工需要和實(shí)際施工環(huán)境進(jìn)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(duì)旋沖鉆進(jìn)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(shí)，借助現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)，鉆井參數(shù)與鉆井工作環(huán)境進(jìn)行模擬施工，探究石油凈參數(shù)的不同對(duì)沖擊器性能要求，調(diào)整沖擊器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)沖擊器工作效率的提升，滿足鉆井工作需求。

結(jié)束語

我國(guó)石油需求量的提升以及緩解石油資源緊張要求提高我國(guó)石油開采技術(shù)，促進(jìn)石油開采效率提升，減少對(duì)國(guó)外石油供應(yīng)的依賴。發(fā)展國(guó)內(nèi)石油開采技術(shù)有利于提高我國(guó)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)效益提升，旋沖鉆井技術(shù)的出現(xiàn)有效解決了我國(guó)石油開采效率低的問題，其鉆頭沖擊力強(qiáng)、承載力高等優(yōu)點(diǎn)有效降低開采成本，提高開采安全性，使我國(guó)石油開采能夠深入地層更深處，實(shí)現(xiàn)對(duì)石油資源的充分開發(fā)與利用，從而滿足我國(guó)石油需求，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展提供便利條件。

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