旋轉沖擊鉆井技術在石油中的應用分析

步文洋

摘要：隨著我們國家工業技術水平的不斷進步，國家對于石油需求的質與量都不斷提高。為給石油鉆井工程提供良好的技術支持，我國對石油鉆井技術的研究不斷深入，旋轉沖擊鉆井技術作為一項新技術，正在不斷被應用與改進。文章主要從概念、特點、原理、應用及發展前景幾個方面對旋轉沖擊鉆井技術進行概述、分析及探討。

關鍵詞：旋轉沖擊鉆井;石油鉆井;應用策略;發展思路

引言：石油鉆井技術在石油開采中的應用，能夠提高開采的質量和效率、提高開采的安全性、提升勘探的準確度，能夠為石油開采單位帶來更多經濟效益。旋沖鉆井技術通常用于開采深層石油，當石油位于較為堅硬的地層中時，傳統的鉆井技術不能進行有效地開采，這對石油資源的開采利用造成了非常大的障礙。若勉強開采的話，不僅威脅工作人員的安全，而且開采的效率也非常低，會嚴重降低了石油開采的經濟效益。而旋沖鉆井技術比傳統的鉆井技術更大的沖擊力，能夠深入到地下，是解決深層石油開采問題的有效技術。

1 旋轉沖擊鉆井技術內涵

1.1旋轉沖擊鉆井技術應用原理

石油鉆井是石油勘探中不可缺少的一環，石油鉆井的質量對后期的石油開采以及開采出來的石油質量都有著直接影響。這些年里，我國在石油鉆井中的技術投入不斷擴大，石油開發領域也取得了很大的進展，但深井開采依然還存在不小的問題，深井中堅硬底層難以鉆進還在阻礙著深井開采發展的腳步。目前可以廣泛應用的技術中，旋沖鉆井技術是一種針對深井硬地層較為理想的石油鉆井技術[1]。沖擊旋轉鉆井技術的工作原理是通過基于在傳統旋轉鉆井作業條件下，合理利用先進的沖擊器進行科學高效鉆井。與傳統鉆井技術相比較，沖擊旋轉鉆井技術能夠實現對硬度更大巖層的有效持續鉆井工作目標。沖擊器實施作業位置通常位于巖心管的上端，亦或者是石油井底的上端，沖擊器主要是依賴于高壓氣體和鉆井液的推動而發生運動。當鉆井過程中沖擊器有效撞擊到鉆頭，那么它的沖擊動載和靜壓旋轉就會一起發生作用，實現對高硬度巖石的擊碎工作任務。沖擊旋轉鉆井技術在石油鉆井工作中的應用，不僅可以通過展開大體積的破碎作業，最大化提升對高硬度巖石的破碎效率，還可以持續擴大巖石裂縫。

1.2旋轉沖擊鉆井技術應用主要優勢

沖擊旋轉鉆井技術在石油鉆井工作中的應用優勢特點主要包括了以下幾方面內容：①與傳統鉆井技術相比較。沖擊旋轉技術并不是研磨破碎方式，而是一種體積破碎的鉆井過程，這樣能夠全面提升鉆井效率，確保在規定時間內完成鉆井工作任務;②沖擊旋轉技術能夠有效降低鉆頭在鉆井過程的磨損程度，延長鉆頭的壽命使用時間，為石油企業節省更多的資金成本，創造出更多經濟效益;③沖擊旋轉鉆井技術應用具有較高的巖石沖擊破碎運動頻率，這樣一來能夠確保鉆頭不會輕易發生磨損現象，并有效形成高質量、有規則的鉆井眼;④鉆頭的沖擊和旋轉切削作業是共同作用在巖石上的，能夠提高巖石破碎質量和效率，加快鉆井施工進度;⑤由于鉆探過程產生的實際鉆壓和鉆速相對較低，從而促使鉆柱受力能夠保持良好的均勻性[2]。

2 旋轉沖擊鉆井技術在石油中的具體應用及效果分析

2.1旋轉沖擊鉆井技術的應用

此種鉆井技術主要是對沖擊器的氣動性能進行利用，通常在采礦工業中比較常用，而且沖擊器也主要分為有閥和無閥2種，前者就是通過配氣機構的閥片來對上下運動的壓縮空氣進行控制，后者則相反。此種技術應用中由于所用介質的密度較低因此具有較高的鉆井效率，而且在鑿巖器械設計中比較常用。早期的風動鑿巖機主要是以壓縮空氣為動力介質，可以鉆進深度為1700m以上的井眼。 ?期刊文章分類查詢，盡在期刊圖書館 隨著氣動旋轉沖擊鉆機技術的發展，沖擊器的類型也發展到幾十種，而且在空壓機以及配套鉆機和附屬設備的設計生產中逐漸被應用，此鉆井技術的應用范圍也逐漸擴展到采石場、滑坡防護以及鉆鑿水井和石油鉆井等工程中[3]。二是滾動旋轉沖擊鉆井技術。此技術主要采用的沖擊器為液動沖擊器，就是利用鉆井液為動力介質，可以實現對滲控硬地層的鉆進。沖擊器主要分為水力以及高壓油2種，此種沖擊器的主要優點就是具有較低的燃料能耗和較高的能量利用效率，可以在較少的設備投入來滿足石油鉆井的要求。目前比較常用的就是射吸式沖擊器、射流式沖擊器等，而且閥式液力沖擊器的類型比較多，此技術應用中最大的優點就是具有較少的運動部件，因此不會受到井深以及圍壓的影響，可以根據所采用的鉆井工藝以及井深的不同來對具體參數進行調整來實現全面的體積碎巖。

2.2旋轉沖擊鉆井技術應用效果

以DGSC型液動射流沖擊器在石油鉆井中的應用為例，不僅提高了30%的機械鉆速，而且所用元件的壽命也延長到了150h以上，達到的效果有以下幾點：一是提高了巖石破碎的效果。這主要是由于在鉆頭上進行沖擊器的連接實現了周期性沖擊載荷的增加和接觸時間的縮短，提高了接觸應力。通過沖擊荷載增多時產生的振動使得應急集中，提高了巖石的破碎效果。二是鉆井過程中的鉆壓比較小，而且沖擊頻率比較高，降低了鉆頭的磨損，延長其使用壽命。三是此技術可以實現對鉆頭鉆壓限制比荷載的允許，確保巖石破碎效果達到理想狀態，提升鉆井井深的質量。四是在對鉆井進行沖擊回轉的過程中可以通過射流方式來進行調節和聚集，通過高速運行水團的形成來確保井底的清潔程度。五是可以滿足石油鉆井中進行較深鉆井深度以及較長鉆距的工業要求，并且還具有較強的抗壓強度和較為牢固的接頭密封性。

3 旋轉鉆井沖擊技術在石油鉆井中的發展趨勢研究

目前旋沖鉆井技術在實際使用進程中仍然存在許多問題，需要持續不斷的創新旋沖鉆井技術，才能作為各個地域的石油鉆井更好的技術支撐。旋沖鉆井技術的發展方向可主要概括為：其一是對對沖擊器的改進[4]。當前，我們需要加大對沖擊器的研究，擴大其性能參數的調節范圍，并根據沖擊器的外觀尺寸以及沖擊功率大小、適應井段深度范圍將其系列化，以提高沖擊器的破巖效率和使用壽命，逐步攻克超深井硬巖鉆井難題，同時研究適用于定位井、大位移井的沖擊器，進一步擴大旋沖鉆井技術的適用范圍;其二是對沖擊器的配套鉆井泵、空壓機、鉆頭等裝置的改進。例如，采用新技術、使用新材料研發出更加合理的、具備更高科技含量的旋沖鉆井鉆頭，來進一步提升工作效率;其三是引入計算機模擬仿真系統。應用計算機模擬仿真技術模擬沖擊器各個參數，了解沖擊器的工作規律，根據精準的數據以及信息進行調整，使沖擊器的機構及參數進一步優化、科學化，提升旋沖鉆井技術的工作效果[5]。

結束語：在經濟快速發展以及工業化進程不斷加快的形勢下，對石油等資源的需求量也在不斷增加，因而也推動了石油鉆井工程的快速發展。而且目前激烈的石油市場競爭也對鉆井效率和質量提出了較高的要求，推動石油鉆井相關技術的不斷進步和創新。目前旋轉沖擊鉆井技術在石油鉆井工程的應用較為廣泛，而且對于提高石油鉆井公司的鉆井效率和質量具有重要作用。

參考文獻：

[1]宋文.旋轉沖擊鉆井技術在石油中的應用分析[J].粘接，2021，46（04）：138-141+165.

[2]韓飛龍.石油鉆井中旋轉沖擊鉆井技術運用研究[J].石化技術，2019，26（04）：76+75.

[3]杜坤.沖擊旋轉鉆井技術在石油鉆井中的應用[J].中國石油和化工標準與質量，2019，39（04）：193-194.