液動沖擊器旋沖鉆井技術現狀及發展趨勢

宋泓鋼

（中國石化西北油田分公司監督中心，新疆輪臺 841600）

1 概述

旋沖鉆井技術原理：在鉆頭上部增加一個液動沖擊器，鉆進過程中，鉆頭在一定鉆壓下隨鉆柱旋轉，同時還受到來自沖擊器的脈動沖擊，并在鉆壓、旋轉和脈動沖擊下聯合作用破碎巖石[1-6]。這種脈動沖擊是一種加載速度很快的動載荷，其明顯特征是作用時間短，可使鉆頭齒下巖石在外載作用下的接觸應力瞬時達到很高值，這種沖擊力有利于巖石形成微裂隙并擴展而形成“體積破碎”穴，從而提高破巖鉆進效率，縮短鉆井周期，降低鉆井成本[7-10]。旋沖鉆井具有提高硬巖地層鉆進效率、提高鉆壓傳遞效率等優點[11-13]，同時該項技術還具有預防井斜的功能，特別是對有地層傾角的巖層，能保證良好的井身質量。

旋沖鉆井破碎巖石是鉆頭在常規鉆壓和扭矩作用的同時，通過沖擊器施加一定頻率的沖擊載荷。巖石受到由鉆壓產生的力、沖擊產生的間斷沖擊動載以及鉆頭旋轉扭矩產生的水平推力的共同作用（見圖1）。

圖1 旋沖破巖機理示意圖

使用該技術在深井超深井硬地層較傳統鉆井方式提高鉆進效率30%～70%，降低鉆進成本20%～30%。液動沖擊器配合牙輪、PDC 鉆頭使用，也可用于直井、水平井及定向井提速。與氣動旋沖鉆井技術對比，不需要空壓機等額外的輔助設備，降低生產成本，提高生產效率，沒有噪聲和空氣污染，有利于環保。解決了氣動旋沖鉆井不適用于深井、超深井及出水地層鉆井提速難題。……