探析井下增壓鉆井的提速技術

馬超

【摘要】隨著我國經濟的高速發展，對石油資源的需要量不斷增加，各種油田鉆井工程越來越多。為了有效提高鉆井的速度，可以采用井下增壓鉆井技術，其通過井底嘖嘴射流來鉆硬質地層，在保證鉆井成本低同時，提升鉆井的速度。為此，我將要在本文中對井下增壓鉆井提速技術進行探討，希望對促進我國油田鉆井事業的發展，可以起到有利的作用。

【關鍵詞】井下;增壓鉆井;提速

一、探析井下增壓鉆井的現狀

隨著人們生活水平的不斷提高，各種油田采油工程越來越多，傳統的地質構造簡單地層的石油已經被逐步開采殆盡，更多石油勘探工作專向了深井鉆井中，其鉆井速度較慢，且鉆井的成本較高。為了有效解決該問題，可以增加對新鉆井技術的應用，如增壓鉆井技術，可以有效提升鉆井工作開展的效率。

二、探析井下增壓鉆井的提速技術

高壓噴射鉆井按照增壓的方式，分為地面增壓和井下增壓。同地面增壓技術相比，井下增壓技術的應用更加方便。井下增壓鉆井提速技術，主要是利用螺桿和柱塞泵來增加鉆井液的壓力和動力，提高鉆井液的噴出速度和壓力，降低鉆頭切削的阻力，可以有效提升復雜地層鉆井的效率，其在實際使用過程中，主要包括射流增壓、螺桿增壓和減震技術。

（一）螺桿增壓鉆井技術

其使用螺桿鉆和柱塞泵來噴射出高壓的液體，來起到輔助鉆井的。井下螺桿增壓裝置的螺桿長度都在10米以上，讓螺桿鉆直接成為井下增壓裝置的動力機構。動力換向機構下撥叉的往復運動來直接帶動柱塞泵做往復于東，從而將導管中的鉆井液注入到柱塞泵中，經過進一步的加壓后，通過超高壓流道到達鉆頭的噴嘴處，并在噴嘴處形成高壓射流，從而對巖層進行切削。該螺桿增壓裝置的結構比較簡單，壓力的可控性也比較高，壓力的波動較小，但裝置的成本較高，比較適合在大型油田開采中進行使用，可以得到更快的鉆井速度。在實際油氣開采過程中，由于地層的情況比較復雜，因此對鉆井作業的影響就會比較大，影響鉆井速度，導致對不同地質情況地層的鉆井速度不同。此外，由于射流的壓力很大，因此非常適合在地質硬度較高的地層鉆井中進行應用，反而在軟質地層的鉆井中，效果往往不是很明顯。螺桿增壓鉆井技術的實際應用過程中，通常會配合PDC鉆頭進行使用，該鉆頭的內部設置有一根超高壓管，其上部會直接連接增壓泵的出口，通過鉆頭內部加工的流道和高壓射流噴嘴會直接連接，其超高壓噴嘴會直接安裝在PDC鉆頭的刀翼上，并依靠切削齒的后面，利用高壓射流來對巖石進行切割。為了進一步增加鉆頭運行的穩定性，通過采用螺旋刀翼，來分散切削齒切削時指向井壁的切削力，從而降低鉆具和井壁之間接觸應力，達到減少鉆頭回旋運動次數的作用。通故對鉆頭進行混合布齒，相當于起到了增加布齒密度的作用，可以有效避免鉆頭在軟硬界面處出現振動的情況，進一步提升鉆頭運行的穩定性。通過對刀翼采用不等距離布置，采用非對稱式的結構，可以進一步避免鉆頭在軟硬交接處出現振動現象，進一步提升鉆頭鉆井的穩定性。對鉆頭還可以使用保徑塊，可以進一步增加鉆頭和井壁的接觸面積，可以起到提高鉆頭穩定的目的，還可以讓PDC齒進一步發揮保徑的作用。

（二）減震增壓鉆井技術

該裝置在實際應用過程中，并不會對鉆井液水力的能量進行應用，而是以井底鉆頭規律性橫、縱向振動來帶動增壓裝置來做往復運動，從而提升鉆井液的壓力，并讓其以射流的方式從噴嘴中噴出，從而起到有效的切割巖層的作用。由于井下減震增壓裝置充分利用了鉆頭的橫向振動力，可以有效降低了鉆頭的縱向振動現象，提高了鉆頭作業的穩定性，起到了有效的鉆頭保護作用。井下鉆頭徑向振動帶動連接軸進行運動，從而讓活塞進行往復上下運動，與頂部鉆鋌連接的增壓器柱塞外筒相對靜止，這會讓增壓器的內部產生負壓，很多鉆井液會被抽人到增壓缸內，提高了缸內鉆井液的壓力。減振增壓裝置產生高壓射流的原理和螺桿增壓鉆井技術是一致的。井下減震增壓裝置由于技術設計上的原因，造成其使用范圍存在一定的限制，其動力主要來源于井下鉆頭的縱向振動，造成井下射流的穩定性較差，因而并不適合在定向油氣井的鉆井中進行應用。減振增壓鉆井技術在實際應用中，除了可以增壓外，還能夠起到有效的減振作用，提升鉆頭鉆進的穩定性，降低鉆頭破損情況的發生，非常適合在硬質地層鉆井中進行應用。該技術當前在勝利油田的鉆井中得到了很大的應用，有效提高了鉆井的速度，并起到了很好的鉆井振動抑制作用。

（三）射流增壓鉆井技術

射流增壓鉆井技術在裝置結構和工作原理上和其它裝置有著非常大的不同，其在結構設計上，會在增壓鉆頭的底部增加兩個增壓裝置，通過上下兩級增壓裝置的不斷改變，來增加鉆井液的壓力。其在工作原理上，利用增壓裝置中的節流元件，來改變裝置液壓缸上下部分的壓力，讓增壓缸的活塞做上下往復運動，從而形成高壓射流。該裝置在實際運作中，是利用射流元件來產生節流壓降，把讓節流壓降通過流道流向增壓裝置的兩個活塞缸上，增壓缸在上下不平衡壓力的作用下，就會做往復運動，以此來增加鉆井液的壓力，并以此來形成高壓的射流。增壓裝置的節流壓降，會讓低壓流道關閉，部分鉆井液會通過射流原件進入到增壓缸內，從而推動活塞向上進行運動，從而吸入更多的鉆井液，以此來完成液壓的復位，然后反復進行該流程，以此來源源不斷產生高壓射流。該裝置的結構比較簡單，設備運轉的可靠性比較高，能夠通過節流閥的開關，對鉆井液的壓力充分進行利用，可以有效提升鉆井工作的效率，該射流井下增壓技術當前在吐哈油田中已經開始應用，可以有效提升鉆井速度百分之三十以上。

三、結語

隨著對油氣資源的不斷增加，各種鉆井工程越來越多，鉆井地質條件也越來越復雜。為了進一步提升鉆井的速度和質量，可以進一步增加對增壓提速鉆井技術的應用，進一步促進我國鉆井事業的發展。