液动冲击旋转钻井技术在石油工业中的新进展及发展方向

液动冲击旋转钻井技术是在旋转钻井基础上发展起来的钻井新技术,是在钻头上部联接冲击器,将冲击钻进和旋转钻进相结合的一种钻井方法。调研了液动冲击旋转钻井技术的技术特点,和液动冲击器在国内外的最新发展和现场的应用情况。总结了液动冲击旋转钻井技术的破岩机理及钻井参数的优选方法和钻柱的动力学理论。基于目前液动冲击旋转钻井技术的发展现状,结合目前正在兴起的旋转导向钻井技术,对该技术的发展趋势进行了展望。

冲击旋转钻井破岩特点分析

冲击旋转钻井破岩原理是在钻头冲击刃与岩石的接触面上施加静压力的同时，给以脉动冲击负荷对岩石作功，从而提高岩石破碎效率。本文就冲击旋转钻井破岩特点及影响冲击旋转钻井破岩效果的因素进行了分析。

冲击旋转钻井破岩规律的研究

文章从应力波传递的基本理论和冲击的基本要求两方面分析了冲击旋转钻井的破岩理论,并通过对砂岩进行试验,验证了破岩理论。对实验结果进行分析得到了以下结论:在第一次冲击瞬间冲击力达到最大值,此后冲击力减小;随着冲锤高度的增加,冲击力的峰值随着增大;在冲击塑性岩石时,冲量易陷入岩石,而不能有效地破碎岩石;冲击破碎岩石适合于硬脆性岩石,不适合于塑性岩石。

石油钻井中液动冲击旋转钻井技术

针对液动冲击旋转钻井技术的应用,做了简单的论述。在石油钻井中,合理应用此技术,能够提高石油开采作业的效率。为了充分发挥液动冲击旋转钻井技术的优势,要做好技术要点的严格把控,实现高效安全生产目标。

解析液动冲击旋转钻井技术在石油钻井中的应用研究

随着经济的快速增长,我国对能源的要求越来越高,尤其是对石油能源的需求更是越来越高。可以说,石油能源对我国的经济发展有着举足轻重的作用。因此,大力发展石油产业,积极拓宽石油供应渠道就显得非常重要了。目前,我国从国外进口的石油资源量越来越大,但是却仍然无法满足我国日益增长的对石油能源的需求量。也正因为如此,我国应该在积极引进石油资源的同时大力勘探我国的石油资源。一方面要提高寻找油田的技术,另一方面更要发展我国的钻井技术,从而使我国的石油开采工作更有效率。

液动冲击旋转钻井技术在石油钻井中的应用

如果现代石油公司要确保以最低成本创造最大的经济利益,充分满足市场用户对石油产品的需求,就必须创新、发展和应用石油钻井技术。冲击旋转钻井技术作为先进的石油钻井技术,广泛应用于石油钻井,可以提高石油开采效率。因此,石油公司必须深入研究和应用这种钻井技术,才能发挥实际作用。

机械式旋转冲击钻井提速工具应用研究

近年来,我国石油行业钻井深度不断增加,岩石硬度越来越高,可钻性变差,严重制约了我国钻井速率的提高。旋转冲击钻井提速工具是解决深井钻井难问题的新的途径。介绍了旋转冲击钻井提速工具的种类,其中,机械式旋转冲击钻井提速工具工作过程中钻井液不直接参与冲击工作,其主要部件为马达驱动总成、万向轴总成、传动轴总成及冲击锤总成,介绍了机械式旋转冲击钻井提速工具的工作原理,其冲击作用主要由凸轮组机构或啮合齿机构所产生,冲击频率和冲击功可实现稳定输出。此工具可大幅提高机械钻速,提高钻井效率,并且可以采用小钻压钻进,有利于保护钻头,并减小井斜的发生。在A23井机械式旋转冲击钻井提速工具机械钻速为0.92 m/s,比使用普通钻井工具在相同地层并且钻井参数相近的情况下,机械钻速提高13.4%,钻头基本保持完好,B25井提速效果达到89%,证明机械式旋转冲击钻井提速工具的提速效果与保护钻头的功能,因此旋转冲击钻井工具具有广阔的应用前景。

旋转冲击钻井中冲击器在井下工作状态判断与分析

旋转冲击钻井中冲击器在井下工作状态判断与分析秦红祥徐国强陶兴华（中国新星石油公司石油钻井研究所，２５３００５山东德州东风路）旋转冲击钻井，简称旋冲钻井，是一种新兴的钻井工艺技术，经过多年的研究与现场应用，表明旋冲钻井较目前采用的旋转钻井具有机械钻速...

冲旋钻井过程入射波形与能量传递效率关系研究

冲旋钻井技术在石油钻井过程中应用广泛,如何提高钻井效率是关键问题。钻井效率与能量传递效率有直接关系,而决定冲击机械能量传递效率的因素中理想入射波形起决定性作用。针对如何使能量传递效率最大化的问题,即如何获得理想入射波形问题,分析了冲击旋转钻井破岩过程,将冲击器冲击系统简化为一维模型,用线性分段函数图像简化钻头与岩石的相互作用;基于冲击系统力学模型建立钻头与岩石相互作用的控制方程,引入无量纲参数β,推导出了使破岩效率最大化的理想入射波形表达式;详细对比分析了不同增长率下应力波形的破岩效率,得出了能量传递效率与理想入射波形的对应关系,根据所得理想入射波形为冲击钻具设计和现场作业提供了理论依据。

液动旋冲钻井技术在青西地区的试验与应用

青西地区属山前构造带,地质构造复杂,特别是窟窿山逆掩推覆带老地层具有地层高陡、可钻性差等特点,导致该地区钻井速度慢、周期长,钻井成本居高不下。旋冲钻井技术是利用钻头的冲击动载和静压旋转的联合作用来破岩,其破岩方式决定了该项技术在硬地层钻进中具有破岩效率高、钻头寿命长、井眼规则的特点。为解决青西地区钻井速度慢与井斜控制难的技术难题,结合本地区现场钻探实际情况,通过采用液动冲击旋转钻井技术和对射流冲击器的改进与防空打机构的设计来大幅度加快逆掩推覆体地层的钻井速度,利用小钻压钻井来有效控制井斜。经现场多次试验应用,液动冲击旋转钻井的机械钻速比采用转盘钻井提高了31%以上,大幅度缩短了上部井段的钻井周期,同时有效地控制了推覆体地层的井斜,确保了井身质量合格,取得了理想的效果。

旋转冲击破岩实验装置的设计与应用

旋转冲击钻井技术是深井、超深井钻井常用的提速措施之一。实践表明,钻压、钻头转速、冲击力与冲击频率是影响旋冲钻井破岩效率的关键参数,优选旋冲钻井参数有助于提高冲击器的破岩提速效果。设计了一种新型旋转冲击破岩实验装置,利用齿形振套的碰撞产生冲击载荷,用地质钻机带动钻头破岩。测量实验表明该装置冲击载荷受弹簧压缩量影响,冲击频率为冲击振套齿数与钻机转速的乘积,冲击过程稳定高效,冲击参数与现场多种旋冲钻井工况有较好的对应。旋冲破岩实验表明旋冲钻井技术可以显著提高钻头破岩速率;提高冲击载荷幅值,能够提高钻头破岩速率。旋冲钻井技术存在最适宜钻压,使用不同类型冲击器钻进不同地层时需要对钻压进行优选。利用该实验装置研究旋冲钻井参数对破岩速率的影响规律,有助于旋冲工具性能参数的设计和优选。

提高深井钻井速度的有效技术方法

在旋冲钻井技术应用的基础上 ,对旋冲钻井破岩特点进了描述 ,论述了旋冲钻井技术应用对钻头寿命的影响以及旋冲钻井工具 (液动射流式冲击器 )的工作原理和室内研究 ,确定了旋冲钻井参数 ,进行了现场 6次入井试验 ,试验表明旋冲钻井工艺技术在深井钻井中应用 ,可提高机械钻速 2 0 %～ 160 %,为深井快速钻井探索出了一条有效的途径 ,丰富了深井钻井技术内容。

硬质地层定向钻井技术研究进展

硬质地层研磨性较差,常规的钻井技术在硬质地层中钻进速度较慢,制约了硬质地层矿藏的开采效率。本文根据国内外硬质地层钻井技术现状,分析了国内外硬质地层定向钻井技术的优缺点。目前,硬质地层定向钻井技术主要为液压冲击钻井技术与内外钻杆技术配合,形成液压冲击旋转钻井技术,使硬质地层在定向钻进过程中依然可以进行冲击旋转钻井技术,大幅提高了硬质地层定向钻井效率。由于冲击钻井的高频率振动容易损坏常规井下传感器,对井眼轨迹要求不是非常高的井可以采用陀螺仪传感器。

石油背压式液动冲击器动力学模型的建立

为了满足油气勘探开发向纵深发展的需要 ,石油液动冲击回转钻井技术作为一种高效的硬地层钻井技术受到国内外科研工作者的广泛关注。而其中性能优良的冲击器的设计与制造是该技术得以大面积推广的关键所在。文章通过分析冲击器的工作状态 ,冲击参数动力学模型的建立及模型检验给现场提供了一套系统的冲击参数设计方法 ,为冲击器的设计和改进提供了可靠的依据。

气动冲击器研究现状及发展趋势

阐述了气动冲击旋转钻井用气动冲击器国内外近期的研究现状,以及各类冲击器的结构和性能参数,并提出了气动冲击器的发展趋势。

基于重整化方法的冲击载荷下岩石振动分析

旋转冲击钻井是当前钻进深井硬地层应用较多且效果显著的一种高效破岩技术。基于振动学理论,在考虑岩石重力的情况下,建立钻头冲击载荷下岩石振动响应的数学模型,采用重整化方法对其求解,利用MATLAB软件分析各参数对钻头高频冲击下岩石振动的影响,并进行了室内实验对理论分析结果进行了验证。结果显示:冲击载荷下岩石的运动为两个简谐振动的互扰振动;岩石的密度越小,刚度越小,冲击力越大,岩石的振动幅度越大,振动速度也越快;岩石存在一个固有频率,冲击载荷冲击频率越接近这个固有频率,岩石的振动越剧烈。当钻头高频振动频率和岩石固有频率相等时,岩石振动幅度和振动速度最大,即达到了共振。冲击载荷下岩石响应的分析对于揭示动载作用下岩石的破碎机理,指导冲击工具的设计具有重要意义。

自激振荡式旋转冲击钻井工具在油田的应用

我国很多的可开采的油气资源都深埋在深部的地层里,因此钻井会渐渐的往深井、超深井发展。因为大部分钻井工具都存在一定的问题,比如钻井时间长、成本很高等等,这些问题也影响了资源开采的效率和利益。所以,必须采取新的技术和工具来实施钻探的效率,自激振荡式旋转冲击钻井工具就非常的先进,它具有很多的优势,比如方便、易操作等等。笔者对此进行了探讨,希望能为广大的相关工作者提供一些参考依据。

Al_2O_3/WC-Co纳米/微米复合材料试验研究

冲击旋转钻井技术是目前解决硬地层段和软硬交错地层段钻速低、大斜度地层段井眼易斜等问题最有效的方法之一,而冲旋钻头则是其关键设备。由于钻头牙齿材料自身性能不能满足复杂情况条件的需要,钻头牙齿的磨损和断裂成为冲旋钻头失效的主要形式。依据纳米技术的最新研究成果,应用纳米粒子Al2O3的掺杂改性技术,采用烧结工艺制备了Al2O3/WC-Co纳米/微米复合材料,并对该复合材料进行了力学性能测试,完成了烧结试样、耐磨试样以及断口表面形貌的电镜组织观察、分析和耐磨性、耐冲击性能试验研究。试验结果表明,掺杂纳米粒子的Al2O3/WC-Co纳米/微米复合材料具有良好的组织结构,耐磨性能、抗冲击性能等得到了显著提高,断口呈明显的韧性断裂,研究成果为该复合材料在钻井钻头上的应用奠定了基础。