井下鉆柱減振增壓裝置工作原理及提速效果分析1

徐博 尹曉明

摘要：對于我國近幾年的鉆井技術(shù)來說，如何將其技術(shù)的速度給提升上去，一直都是這個(gè)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，在井下找到適合的新能源，并且針對新能源開發(fā)出相適應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化方法以此來將破巖的效率提升，這種研究方法也是關(guān)于如何在超深井提速領(lǐng)域方面的一個(gè)重要研究方向，基于此種思路下就研制出了JZZY-1型井下鉆柱減振增壓裝置。這種裝置的主要工作原理就是使得鉆柱振動(dòng)的能量向鉆井液壓能轉(zhuǎn)化，然后在鉆頭上產(chǎn)生超高壓射流，這樣就可以達(dá)到減小鉆柱縱向振動(dòng)并且達(dá)到將鉆井液壓提高的目的。

關(guān)鍵詞：井下鉆柱;減振增壓裝置;工作原理;提速效果

引言：要想推動(dòng)我國的深部地層的油氣資源的勘察和開發(fā)，就必須在如何能夠提升深井超深井鉆井速度這一方面加大研究力度。經(jīng)過我國近幾年的大量研究，得出結(jié)果要想使得鉆井速度得到大幅度提升，首先就要將井底鉆頭噴嘴射流的壓力提高。通過這一個(gè)結(jié)論，相關(guān)的鉆井技術(shù)人員主要想到了兩種可以應(yīng)對的計(jì)數(shù)方法，主要針對鉆井液對其進(jìn)行地面增壓和井下增壓。針對鉆井液的地面增壓是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工程并且它所需的成本也十分的高，雖然它對鉆井速度的提高起到了很大的作用，但是由于以上的缺點(diǎn)，沒有得到廣泛的應(yīng)用。相對于地面增壓來說，井下增壓并不需要將以往的鉆井工藝和設(shè)備進(jìn)行修改，只需要在原有的基礎(chǔ)上增添一些相關(guān)的增壓裝置，這樣也就大大的減少了鉆井作業(yè)進(jìn)行過程中的所需成本。

一、井下鉆柱減振增壓裝置工作原理和特點(diǎn)

1.1工作原理和結(jié)構(gòu)

上述所提到的JYZZ-1型號的減振增壓裝置主要是由兩個(gè)系統(tǒng)來構(gòu)成：上部分的減振系統(tǒng)，下部分的鉆井液增壓系統(tǒng)，這就是該裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。將此種型號的井下鉆柱減振增壓裝置安裝在所使用的鉆井工具的鉆頭上，一旦等到鉆柱振動(dòng)過程中所產(chǎn)生的強(qiáng)度符合該裝置的啟動(dòng)壓力的時(shí)候，這種裝置就會開始進(jìn)行工作。振動(dòng)強(qiáng)度越來越強(qiáng)，鉆井液的噴射壓力也會隨之增加;振動(dòng)的頻率越來越高，鉆井液的排放量也會隨之增大，這就是該裝置的工作原理。

1.2技術(shù)特點(diǎn)

使用此井下裝置，它的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比較簡單，比較容易產(chǎn)生破損的部件很少，因此，該裝置的工作壽命也會很長;這種裝置也能夠?qū)@井工作中所產(chǎn)生的有害的鉆柱振動(dòng)能量轉(zhuǎn)移給小部分的鉆井液提高它的壓能，進(jìn)而可以使得機(jī)械的鉆速得到提高;這種裝置也在一定程度上將因超深井工作時(shí)增加的鉆井液增壓能量衰減嚴(yán)重的這一個(gè)限制帶來的問題給解決了;鉆井液在流向井下鉆柱減振增壓裝置的時(shí)候分成了兩個(gè)部分，大部分都可以維持正常的工作，即使那一小部分受到了影響，也不會影響到整體的鉆井作業(yè)。

二、鉆柱減振增壓下的井下提速技術(shù)研究的現(xiàn)狀

2.1井下鉆柱減振增壓裝置的好處

在井下進(jìn)行作業(yè)的時(shí)候，鉆頭的高頻率大幅度變化所產(chǎn)生的鉆壓會給鉆頭帶來直接的影響，進(jìn)而就會給鉆頭帶來較大的沖擊力，最終會導(dǎo)致切削尺發(fā)生崩裂。要想減少作業(yè)中產(chǎn)生的鉆壓給鉆頭帶來的較大壓力的話，可以在鉆柱的中間和鉆頭上安裝一個(gè)彈簧和阻尼結(jié)構(gòu)，這樣在工作時(shí)鉆壓經(jīng)過彈簧和阻尼結(jié)構(gòu)的削減最終給鉆頭帶來的沖擊力就會大大減少。

2.2多效協(xié)同提速鉆井裝置的結(jié)構(gòu)和好處

根據(jù)研究我國鉆井的實(shí)際工作現(xiàn)狀可以得出，地下巖層的狀況各不相同，要想使得磚井作業(yè)的效率得到提高，使用同一種原理的提速工具是不能夠適應(yīng)不同地層情況的。因此，多校協(xié)同提速鉆井裝置的引用，就很好地解決了這一個(gè)問題，這種裝置不僅能夠利用環(huán)空的流體來增加井底鉆井液的排量，還能夠借助鉆井液之外所產(chǎn)生的能量，這樣在進(jìn)行工作的時(shí)候不僅可以使得鉆頭的破巖效率提高，也可以在井底攜巖效果增加的情況下將鉆井作業(yè)的效率給提高。

2.3以鉆柱振動(dòng)為基礎(chǔ)的提速技術(shù)的新發(fā)展情況

采用鉆柱振動(dòng)這一個(gè)裝置渭井下作業(yè)所使用的井下工具增添了新的能量來源，因其可以借助不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)將這種能量給進(jìn)行轉(zhuǎn)化，進(jìn)而使得達(dá)到不同的提速技術(shù)這一目的的實(shí)現(xiàn)。在新的發(fā)展技術(shù)例如將鉆柱的振動(dòng)能量向鉆頭扭轉(zhuǎn)沖擊的“井下扭力沖擊激勵(lì)裝置”這個(gè)方向轉(zhuǎn)變等與此類似的新的提速裝置，都給深井提速這一領(lǐng)域帶來了新的發(fā)展思路。因?yàn)閷τ阢@柱振動(dòng)能量的利用思路在不斷的被擴(kuò)展，所以也會有許多質(zhì)量好的井下提速工具逐漸的被研發(fā)出來，在服務(wù)于鉆井現(xiàn)場。

三、井下鉆柱減振增壓裝置提速的未來發(fā)展觀望

3.1合理利用井下的能量

隨著經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，我國的油氣田開發(fā)也得到了一定程度的發(fā)展，所使用的井的型號和以前相比發(fā)生了很大的變化，現(xiàn)如今像水平井和定向井這種特殊的工藝井是主要應(yīng)用的型號井。在進(jìn)行超深井下開發(fā)油氣田資源作業(yè)的時(shí)候，對于那些井下可以幫助作業(yè)順利到達(dá)井底的能量進(jìn)行科學(xué)合理的使用，就可以推動(dòng)井下作業(yè)的順利進(jìn)行。例如借助螺桿鉆可以使得鉆井液的液壓能轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)頭的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，這樣就會使得鉆井的速度得到提升。由此我們可以得出，只要合理的利用井下的能量，鉆井的速度也會隨之得到提升，但是也需要我們繼續(xù)研究怎樣才能夠更好的利用這些井下能量來達(dá)到理想的目的。

3.2對于井下所需工具長度的縮短問題進(jìn)行思考

進(jìn)行工作的井底的井眼的形狀都是一種細(xì)長的空間孔洞，想要在井底完成各種各樣的工作，就必須借助于相對應(yīng)的鉆具和井下工具。對于所使用的提速工具的長度來說，采用比較短的提速工具，對于其他所需的鉆具工具帶來的影響才會比較小，所以說對井下所需工具的長度進(jìn)行縮短對于井下作業(yè)具有很大的積極作用。

3.3對于方法經(jīng)濟(jì)化和技術(shù)應(yīng)用的通用化問題的提速

進(jìn)行井下作業(yè)的時(shí)候采用的井下工具要在一定程度上能夠減少鉆井的所需成本，不然其所起的提速作用就不會很明顯;再者就是對于提速技術(shù)的要求，這種要求要能夠滿足不同井型的需求，實(shí)現(xiàn)通用化，這樣才可以使得井下作業(yè)的效率得到提升。

結(jié)語

要想在深部油氣和地?zé)崮茉撮_發(fā)這一方面取得進(jìn)一步的成效，就要提高相對應(yīng)的配套裝置的技術(shù)質(zhì)量。現(xiàn)如今我國在深部地層其他種類能源開發(fā)過程中所遇到的主要問題就是鉆井速度相對來說比較低，對此，相關(guān)的部門就要針對這個(gè)問題充分并且合理的借助井下現(xiàn)有的能源來推動(dòng)鉆井速度的提高。現(xiàn)如今所發(fā)現(xiàn)可以利用的能源主要有鉆井液的液壓能量、鉆柱振動(dòng)能量和井底地?zé)崮艿裙参宸N能量，這些能量逐漸的被利用在深部地層能源開發(fā)過程中。對于鉆柱減震增壓裝置的合理利用，在能源開發(fā)過程中也起著越來越大的作用。

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