钻柱减振增压提高钻速技术介绍

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1、钻柱减振增压提高钻速技术一、提高钻速的基本原理其基本原理是钻头上的喷嘴产生超高压射流（射流压降达1OOMPa左右）辅助破岩，从而提高破岩效率和钻速。技术的关键是如何在地面泵压不变（正常打钻的泵压）的条件下，使钻头上的喷嘴射流压降提高到1OOMPa左右。二'钻柱减振增压原理1、直差中钻柱的振动规律我们在前期的钻柱动力学特性实验研究中发现：在常规的311.1mm和216mm之间的井眼钻进中，如果使用1OOkN到200kN的、钻压，转速在70r/min至120「/min之间变化时，井底钻压波动量可达100〜200kN（如图1所示）。也就是说，地面钻压表显示的是lOOkN钻

2、压，实际上在井底的钻压是在0〜300kN之间变化的，钻压波动频率是转速的3〜4倍。图1钻进过程中钻压波动规律在以往的工程实践中，为了预防这种钻柱的强烈振动引起的钻柱损坏，通常是使用减震器。2、钻柱减振增压原理钻柱减振增压装置的原理是（如图2所示）：利用钻井过程中由于钻柱纵向振动所引起的井底钻压波动作为能量来源。通过钻柱的纵向振动带动井下柱塞泵的柱塞上下运动，并利用钻压波动压缩钻井液使之增压并通过钻头上的某一特制喷嘴产生超高压射流（可达lOOMPa以上）。既减小了钻柱振动，保护了钻头和钻柱，又提高了射流压力，实现水力破岩。变有害为有利。3、超高压喷射钻头目前的钻柱减振

3、增压装置需要配备专用的PDC钻头（如图3所示）。需要钻头在制造时植入1个或2个专用的高压流道和1个小接头，不改变钻头的外观结构。这是减震增压装置应用过程中的一个不足之处。我们已经开发出一种不必改变钻头结构的连接方式，目前正在进行室内实验，预计2011年10刀底可以研制成功。到那时减振增压装置就可以直接与普通钻头连接，推广应用会更加方便。三、现场试验应用情况该装置目前有2种规格，一种外径是9英寸钻铤外径，长度6米;另一种外径是7英寸钻铤外径，长度约5米。装置实物如图4所示。到目前为止，该项技术和装置共在胜利油m应用了3口井，都是应用9英寸外径的装置在311井眼中应用的

4、。1、第一次下井试验＞现场试验井:胜利油田桩古10-58#＞钻进地层：中生界地层（地层厚度大约250m）＞岩性特点：中上部主要由一套灰白色砾状砂岩与肉红、棕红色泥岩不等厚互层，下部为一套煤系地层，发育有碳质泥岩、煤层、灰色泥岩，局部夹厚层灰色砾状砂岩；与下伏下古生界地层呈不整合接触。＞下井工作情况：2007年11月1日凌晨2：00开始下钻（井深3457.5m）,13：52分开始钻进，当日20：39出现钻速减慢，扭矩减小情况，结束试验（井深3482.5m）o11月2日上午10：46起出井口。＞试验结果：/在邻井未使用减振增压装置的相同地层和井段:平均钻时为50min/

5、m；/在试验井相同地层下入减振增压装置之前，平均钻时90.10min/m；/在试验井相同地层下入减振增压装置之后，平均钻时9.67min/m,/机械钻速是邻井的5.17倍，是同一口井相邻井段的9.25倍。§0000000064208642未试验幷段井深（m）图2桩古10-58井现场试验效果分析ssaGn/h)压速时I越井段o343o3630383Ju340oc34352、第二口试验井2010年10月,JZZY-1型井下钻住减振增压装置在胜利油田罗69井二开①311.1mm井段进行了第二次现场测试。该井设计井深3200叫试验井段2200-2910m,钻进地层为东营组至

6、沙河街组沙四段地层。试验井段的钻具组合为：①311.1mni超高压PDC钻头+JZZY-1型增压装置+0203.3mm钻铤6根+0177.8mm钻铤9根+0127.0mm钻杆。钻进参数为：钻压60〜100kN,转盘转速110-120r/min,排量45〜48L/min,泵压17〜18MPao该增压装置在井下累计时间93.7h时，除去检修设备、循环及起下钻时间，纯工作时间69h,连续进尺710mo将罗69井试验井段的钻进情况与邻井罗68井相同地层和井段的钻进情况进行了对比，罗68井在该井段的钻具组合和钻进参数与试验井罗69井基本相同，所用钻头是PDC钻头。试验井（罗6

7、9井）与对比井（罗68井）的平均机械钻速对比数据见表1。由表1可以看出，与罗68井相比，罗69井对比井段的平均机械钻速提高了85.4%,可见，井下减振增压装置可显著提高机械钻速，尤其是深部硬地层，提速效果更加突出。表1罗69井与罗68井相同井段平均机械钻速对比地层井段/m平均机械钻速/(m・h1)平均钻速相对提高量,％罗68井罗69井东营组2200-25108.8620.91136沙一2510-27508.9010.6019沙二2750-28305.026.5230沙三2830〜28503.575.9670沙四2850-29101.926.78254全试验井段2