液动冲击旋转钻井技术在石油钻井中的应用

焦杰

中石化西北油田分公司，新疆乌鲁木齐，830000，

摘要：近些年来，越来越多的人逐渐对我国的石油企业进行了高度关注。在当前的经济背景下，石油企业想要促进自身的可持续发展，并且保障自己的经济收益，那么就需要满足市场对于石油产品的多种不同需求，此时就需要进行石油钻井技术的研究和创新。而旋转冲击钻技术作为一种全新的石油钻井技术，它可以有效的提高石油钻井的效率，并且降低资金的消耗。所以，对石油钻井中的旋转冲击钻井技术的应用进行深入的探究是十分必要的。

关键词：液动冲击旋转钻井技术；石油钻井；应用

伴随着我国经济水平如火如荼的发展，我国的石油企业得到了较为明显的发展，并且得到了更多人们的广泛关注。但是随着社会的不断发展，市场对于石油的需求也在与日俱增，所以想要促进石油企业的可持续发展就必须要进行石油钻井技术的创新和优化。而旋转冲击钻井技术作为一种全新的石油钻井技术，可以有效的满足不同市场对于石油以及石油钻井的多种需求。因此，这就需要相关的石油钻井工作人员对其进行高度重视，然后加大对于旋转冲击钻井技术的研究与应用，以此有效的提高石油钻井的效率，并且为石油企业带来更大的经济收益，进而推动我国石油企业未来的可持续发展。

1液动冲击旋转钻井技术基本情况

液动冲击旋转钻井比较常用的设备是射流式冲击器，主要结构为活塞和冲机锤，旋转钻井的基础上安装液动冲击器作为其控制单元，具有良好的附壁和切换特性，可根据钻井需求、按照既定规格对进入冲击器活塞腔体的流体进行控制，实现往复运动时的动能对活塞的控制，从而可根据实际钻进情况进行参数调整，通过对活塞冲击锤的调整实现冲击力势能的调整。应用该技术钻井，在实际钻进中井深参数和围压参数都不会影响冲击器正常运行，而且更适宜在较深的井进行钻井应用，并且冲击力还可根据实钻的井深、地层特征、井况进行相应调整。为达到更好地冲击击穿破岩效果，一般液动冲击旋转钻井技术应用的钻头为硬合金球齿型钻头或金属镶齿牙钻头。

2液动冲击旋转钻井技术

2.1工作原理

该技术在传统技术原理基础上进行了完善和创新，保持了传统钻井技术的优越性，并对不足之处进行了完善。该项技术在应用中主要的工作原理是在旋转钻井技术之上加入了冲击器的装置，能够提供巨大的动力支持，而这种动力主要是通过液动冲击来实现的。在液动装置的作用之下，更大的动力冲击到钻头之上，能够很快地破碎岩石，钻入到更加深层的土壤当中去。同时，该项技术与冲击式钻探技术进行了很好的融合，对钻头进行了有效的保护，不仅可以降低对钻头的磨损，还可以延长使用时间，提高使用效率，降低成本。

2.2技术优势

第一，强度和耐磨性能高。在液动冲击旋转钻井技术的应用中，是利用前端设备对岩石层施加压力的，这样岩石层的整体强度都会降下来，之后再结合切体的方法进行修正处理。该项技术在强度较高的岩石层中更适合应用，范围可以拓展到孔洞当中，钻井效果较好。

第二，钻头磨损程度低。该项技术与传统钻井技术相比，其利用的是瞬间作用力，可以确保岩石在短时间、高载荷的强度下破碎，所以钻井工作对于钻头的磨损是非常小的，可以在很大程度上减少钻头的更换。此外，在水平井井底加压的过程中，该钻井技术的应用也会在很大程度上降低摩擦阻力，进而对钻头进行保护处理。

第三，冲击载荷高。传统钻井技术在岩石较为坚硬的地区、高海拔地区作用不明显，其所具备的冲击能力不强，所以技术作业区域受限。但是液动冲击旋转钻井技术所具有的冲击载荷要高得多，瞬间冲击力可以达到最大值，而且在钻井作业时岩石还会受到纵向冲击和横向旋转力等，并与钻头上的硬齿碰撞，这也非常容易破碎岩石。

第四，较强的整体性。地质条件的复杂是加大石油开采难度的重要因素，而岩石分布规律性不足，深度、大小、体积不同等等也会在很大程度上加大开采的难度。因此，在钻井工作中采取液动冲击旋转钻井技术，利用其强大动力的钻头击碎岩石，可以使钻头自身的旋转和冲击力等下降，而钻头两侧也会受到力的作用，在作业中形成破碎坑，保证了整个作业结构的稳定性，确保了石油钻井作业的安全。

3液动冲击旋转钻井技术的具体应用

3.1参数设置

第一，设置冲击参数。通常情况下参数要设定在大于200J小于<300J之间，如果作业时地质岩石层比较复杂，需要将参数提高，但是最大值不能够超过600J。在实际工作中，要对设备的实际负荷能力进行综合分析，确保参数的设定在合理的范围之内，这样才能够对钻头和钻井设备进行很好地保护。

第二，设置冲击频率。在一般情况下频率会控制在20Hz，这一参数可以确保整个设备的经济效益最大。

第三，设置钻压参数。钻压参数对于设备的运行情况有直接的影响，可以影响到设备的磨损程度以及钻井的效果。因此，钻压参数一般设置为常规钻井的2/3最佳，保证钻井工作高质量地完成。

3.2技术推广   

液动冲击旋转钻井技术的应用起重要作用的是冲击器，冲击器的钻头与岩石之间会产生巨大的冲击力，这对于钻头、轴承的承载力提出了极高的要求。因此，在液动冲击旋转钻井技术的应用中，首先要确保的是冲击器质量必须要过关，但是目前的冲击器使用寿命较短，无法很好地满足钻井作业需求，还需要在冲击器质量提升方面多下功夫，加大技术的研发与推广。此外，钻头配套技术也是一个重要的问题。经过实践证明，合金牙轮钻头的岩石层适用范围更加地广泛，经济效益较高，便于大面积地推广。在岩石层适用性问题上，冲击器对于岩石的冲击效果是非常好的，也更加地适合应用于硬地层当中，软地层使用效果也会受到很大的影响。

3.3技术展望

液动冲击旋转钻井技术的核心产品冲击器的类型和技术不断地发展与成熟，技术工艺也逐渐地向着多元化的方向发展，而在具体的工作中根据冲击器的性能和工作原理可以更好地解决作业中的各项问题。

在石油钻井工作当中，旋转冲击器在超过五千米地层这一领域的研究不断地增多，大型和单次的技术应用逐渐地普及，作业范围不断地扩大，各类仿真技术逐渐增多，使得冲击器的结构以及参数不断地改进和完善，可以更好地满足石油开采方面的需求。未来液动冲击旋转钻井技术的应用，应该更加精准和科学地分析冲击器的使用原理，对破岩机理进行详细分析，为冲击器设计的完善提供更加坚实的理论依据。同时，还要对冲击器的实践进行深层次的分析，制定出更加完善的施工工艺，高质量地提升冲击器的使用时间。另外，冲击器设计时要构建物理实验模型，采取实验与理论结合的方式，对冲击器产生的冲击功率进行合理的改善，从而更好地提升冲击器的工作效率。

4结束语

总之，石油作为重要的能源资源，在国家经济建设中发挥了十分重要的作用，但受石油特性，分布环境，资源所处地层特点的影响极大地加剧了石油的开采难度，这也是导致我国目前石油开采难度大，效率低的重要因素。在石油钻井工作中，地层环境十分复杂，软硬地层相互交替，传统的钻井技术很难取得理想的开采效果。但是液动冲击旋转技术的应用，可以利用高压射流形成巨大的冲击，在巨大的压力之下快速破碎岩石，钻井时间短，成效高。从目前石油钻井作业的基本情况看，该项技术可以很好地满足钻井需求，而随着时间的推移技术水平会不断地提升，使用作业成效也会增强，所以对于液动冲击旋转钻井技术应该保持长期性、深入性的研究。

参考文献：

[1] 王检军. 液动冲击旋转钻井技术应用探讨[J]. 石油和化工设备,2020,23(6):72-74.

[2] 韩飞龙. 石油钻井中旋转冲击钻井技术运用研究[J]. 石化技术,2019,26(4):76,75.

[3] 王军伟,周小明,代荣军,等. 液压钻井泵关键技术的研究[J]. 液压气动与密封,2021,41(9):45-49,55.