水力震蕩器在定向井的研究與應用

宗慶鳳 路暢 翁廣超 馬瑞

摘要：隨著石油資源用量的增多，對石油開采的速度和效率提出了更高的要求。在定向井的生產過程中，受到鉆井工具、施工工藝的局限，提速增效的結果不理想。本文通過對水力震蕩器在定向井中的應用進行了研究，進一步驗證了該設備應用的優勢作用。

關鍵詞：水力震蕩器;定向井;應用

前言：

在石油資源開發力度不斷提升的過程中，定向井的數量不斷增多。定向井在生產的過程中，需要滑動鉆進的過程中，存在著托壓粘卡的問題，影響著鉆井的生產速度和效率。水力震蕩器的使用，通過自身的軸向振動，能夠有效的解決托壓粘卡的問題，提升鉆井速度，并提高施工效率。

一、水力震蕩器在定向井中應用的優勢

（一）工作原理

水力震蕩器在應用的過程中，借助于鉆井液的作用，帶動轉子發生轉動，在動、定兩個閥門的相互作用中，閥門的作用面積發生改變，引起液柱壓力的改變，并產生壓力脈沖。水力震蕩器中的震蕩活塞，在壓力和彈簧的作用中，會發生小幅度的高頻振動，在這個振動的過程中，鉆具沿著軸線的方向運動。在這個運動的過程中，鉆具和井壁之間的摩擦力不斷減少，能夠有效的改善鉆具的摩擦受損情況，提高鉆具的使用周期。同時在潤滑的作用中，鉆具的鉆進速度也得到了提升。

（二）技術優勢

水力震蕩器在定向井中的應用，通過鉆井液的作用，將壓能轉化為機械能，改變鉆壓，環節粘卡托壓的問題，同時對鉆具中產生的摩擦阻力有效環節，更利于鉆壓的傳遞，并實現提高鉆速的效果[1]。在具體的應用過程中，水力震蕩器具有以下幾點技術優勢。第一，該設備在應用的過程中，能夠將單一的機械加壓轉變為機械與液力結合的復合加壓方法，更有利于鉆壓的傳遞。第二，水力震蕩器在應用的過程中，上下鉆具產生縱向運動，能夠有效的將鉆具產生的靜態摩擦改變為動態摩擦，從而降低摩擦阻力，有效緩解鉆具中存在的托壓粘卡問題。第三，水力震蕩器的應用，能夠有效的提升鉆具的使用周期。鉆具在振動的過程中，受損程度降低，延長使用周期，控制了生產成本。

（三）參數設置

在定向井中應用水力震蕩器，需要對使用的參數進行有效的設置。一般情況下，在設置參數的過程中，需要結合油井的井眼尺寸、井眼型號，根據油井實際情況，科學設置。

（四）安裝位置

水力震蕩器在應用中，安裝的位置需要結合定向井的井斜、摩擦力的聚集等因素進行確定。一般情況下，需要設置在水平段、斜井段等位置，確保無線隨鉆設備的正常應用[2]。如果定向井中的井斜較小，可以將水力震蕩器安裝在受壓位置中性點以內。

二、水力震蕩器在定向井中的具體應用

（一）油井情況

水力震蕩器在定向井中的應用，具有一定的優勢。本文以某油田開發中的定向井為例，對該定向井中使用水力震蕩器的情況進行分析。在該定向井中，井身的結構為二開井，井斜3821.39m，井深3700m，井斜段長1200m。結合該油井的實際情況，在螺桿鉆具的使用中，增加了水力震蕩器的應用，對油井鉆速進行改善。

（二）鉆具測試

為保證水力震蕩器的完善應用，減少鉆具和井壁之間的摩擦，對鉆具在滑動鉆進過程中產生的問題進行改善，對鉆具的受力情況進行了計算。并且最終確定將水力震蕩器安裝在距離鉆頭相距140米的位置，并且對鉆具的組合使用情況開展測試，確保鉆具組合使用的安全穩定[3]。在該定向井的鉆具組合設計中，分別使用了PDC鉆頭、螺桿鉆具、止回閥、定向接頭、無磁鉆鋌、隨鉆儀器、加重鉆桿等鉆具。針對這些鉆具的組合使用情況，開展的測試中，排量達到了每秒30升，泵壓控制在9MPa。在水力震蕩器的計算壓降保持在4.0MPa的情況下，鉆具的運行一切正常，符合定向井開采的鉆具要求。

（三）參數調整

在該定向井中使用水力震蕩器，轉盤的鉆速調整為每分鐘60轉，鉆井泵的排量控制在每秒30升左右，并且對滑動定向鉆的鉆壓進行了控制，設置在2-5t之間，將復合鉆壓控制在3-6t之間，在保持該參數的應用中，在該油井中，實現了順利鉆井的效果[4]。并且在鉆進的過程中，水力震蕩器的設備應用正常，無線隨鉆設備的使用正常，鉆頭的磨損程度只有10%左右。在參數設置的不斷調整和控制過程中，充分的發揮出水力震蕩器的作用，保證了定向井中各種鉆具的穩定應用。

（四）效果分析

在對該定向井使用水力震蕩器的前后生產情況進行數據的分析和對比，發現在使用水力震蕩器的設備中，平均的鉆速達到了近12m/h，比之前的鉆進速度提高了近25%。另外，滑動定向的鉆速也實現了近40%的提升。并且在使用水力震蕩器的過程中，鉆井液的潤滑劑使用量明顯減少，有效的實現了鉆井速度的提升，并且還更好的控制了生產成本。通過對實際生產過程中產生的各種數據進行分析，對于在定向井中使用水力震蕩器的作用，得出以下幾點結論。第一，在定向井中使用水力震蕩器，能夠有效的對鉆壓的傳遞過程進行優化，改變鉆具和井壁之間的摩擦阻力，不斷提高鉆具在滑動鉆井過程中的速度，并且對符合鉆井的機械速度也有明顯的提升效果。第二，在定向井的生產中，使用水力震蕩器，能夠有效的對滑動鉆井過程中，鉆具產生的托壓粘卡現象進行緩和，使工具面更穩定，并且對定向工具面的運行時間進行控制，切實減少鉆具的活動次數，提高鉆具的使用周期。第三，在水力震蕩器的應用過程中，由于小幅度的振動現象，能夠和無線隨鉆的一起、螺桿鉆具等設備互相兼容，保證各個設備的作用充分發揮，并且在具體應用的過程中，不會出現共振的問題，進而減少干擾影響，確保定向井的順利施工，高效鉆井。第四，在定向井中使用水力震蕩器，能夠有效的改善壓力消耗大的問題，對在高泵壓的環境中，開展的鉆井施工風險有效改善，進一步的提升鉆井施工的安全，確保定向井的施工高效進行。

結語：

總之，在定向井的數量不斷增多的情況下，通過使用水力震蕩器，能夠有效的改善當前油井中存在的問題，實現定向井開采速度、開采效率的同步提升，并且還能有效控制生產成本，提高油井的綜合效益。隨著油井開采研究力度的不斷提升，在未來的定向井復雜生產過程中，水力震蕩器的作用將被更加重視，發揮出更明顯的效果，促進油田生產效益的提升。

參考文獻：

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