SLTIT型扭转冲击钻井提速工具

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1、石油机械2012年第40卷第2期CHINAPETROLEUMMACHINERY一15一钻井新技术SLTIT型扭转冲击钻井提速工具周燕安庆宝蔡文军谢慧罗熙(1．中国石油大学(华东)2．胜利石油管理局钻井工艺研究院)摘要在我国钻井大提速的背景下，提出了一种集机械剪切、水力和扭转冲击3种破岩方．式共同作用的复合钻井工艺新技术及装备。旋转钻井过程中，在不影响钻进的情况下，扭冲工具利用钻井液驱动内部冲击锤做反复的扭转冲击，将部分流体能量转换成一定频率、周向扭转、冲击型的井底机械破岩能量，并直接传递给钻头。5口井的现场试验结果表明，扭转冲击复合钻井技术与装备适合我国的钻

2、井技术环境，能够有效消除PDC钻头的卡滑现象，减轻钻柱扭转振荡，能够有效保护钻头和钻具等配套部件，有效降低钻井成本。关键词扭转冲击卡滑提速工具难钻地层剪切破岩中图分类号：TE924文献标识码：A文章编号：1001—4578(2012)02—0015—03技术。一方面，该装置能解决PDC钻头的卡滑问0引言题，提高从旋转驱动系统到钻头的能量传递效率，同时能够保护钻头；另一方面，该装置在PDC剪提速是钻井工程永恒的主题。随着钻井深度的切破岩的基础上增加了扭转冲击破岩方式，使不断增加，钻遇地层日益复杂，一方面，难钻地层PDC钻头的破岩能力更强，为拓展其新的应用领的机

3、械钻速有待提高；另一方面，作为石油钻井的域奠定基础；再者，在目前旋转钻井体系下提高难主力钻头——PDC钻头的卡滑现象亟待解决。卡钻地层机械钻速的所有手段中，扭冲工具是较为简滑导致钻柱扭转振荡、钻进过程不稳定，以剪切破便且综合效益较高的产品，该工具只需在钻头上端岩为机理的PDC钻头普遍存在卡滑问题，平均每加装一套长约0．5m的扭冲工具即可，更加适合我10s发生1次卡滑。这种剧烈不稳定的钻进不但容国的钻井技术环境。易造成复合切削片崩齿，导致PDC钻头失效，也易使钻头松扣，诱发井下事故；而且钻柱配套部件1扭冲工具技术分析及与国外相关技及井下工具组合受力工况恶劣，疲

4、劳寿命低，也在术产品对比一定程度上降低了钻井效率。面对难钻地层，破岩依赖刀具的研磨能力而非剪切性能，为此出现了更1．1扭转冲击工作原理加耐磨的孕镶钻头。，与PDC钻头同属金刚石钻扭冲工具安装在PDC钻头上面(图1)。旋转头，都有不同程度的卡滑现象。PDC钻头的吃入深钻井过程中，在不影响正常钻进的情况下，扭冲工度不够，机械钻速低，例如我国川东北地区坚硬地具利用钻井液驱动内部冲击锤在图2所示的位置层平均机械钻速≤3m／h，高钻压会加剧卡滑现象。1、2做反复的扭转冲击，将部分流体能量转换成在我国钻井大提速的背景下，胜利石油管理局一定频率、周向扭转、冲击型的井底机械

5、破岩能钻井工艺研究院从2010年开始致力于SLTIT型扭量，并直接传递给钻头。转冲击钻井提速工具(以下简称扭冲工具)1．2扭冲工具钻井提速机理的研究，并创新性地提出一种集机械剪切、水力和由于岩石的各向异性，钻进过程受力不平衡，扭转冲击3种破岩方式共同作用的复合钻井工艺新为积聚足够的破岩能力，PDC钻头的卡滑现象频SLTIT型扭转冲击钻井提速工具已获国家专利，专利号：ZL201020567011．5。2012年第40卷第2期周燕等：SLTIT型扭转冲击钻井提速工具一17一更容易控制；修1．5h，接单根0．5h，测斜2．5h，PDC造型时(3)扭冲工具将部分水力

6、能量转换成高频扭间1．8h，工具有效工作28．5h，纯钻进时间22．4转冲击破岩能量使机械钻速更高；h，钻井总进尺20．2m(4996．4～5016．6ITI)，机(4)扭冲工具集合了机械剪切、水力及扭转冲械钻速0．90rr#h，井斜7。，测深5013m，扭冲钻击3种破岩方式，适合中硬以上及高研磨性地层；具组合具有稳斜效果在纯钻进阶段，与同地层相(5)扭转冲击复合钻井技术及装备使PDC钻邻井段相比，较钻具仅采用牙轮钻头提高机械钻速头的破岩能力更强，为拓展PDC钻头新的应用领67％，较牙轮+螺杆钻具组合提高机械钻速34％。域奠定了基础。另外，乌参1井在钻进过程

7、中，顶驱经常憋停，扭冲工具显示了优良的解除憋停性能，除比较严重的2现场应用情况憋停外，顶驱无需上提，均可以在扭冲的作用下自动解除憋停。截至2011月8月，扭冲工具在现场完成了5口井的试验。3结论与认识高890—24井在井深2517～2620In(共103m)属沙河街组的沙四层，在同样钻压并使用同一(1)扭转冲击复合钻井技术与装备适合我国个PDC钻头的情况下，工具在井下使用约14h，的钻井技术环境，能够有效消除PDC钻头的卡滑纯钻时间lO．71h，机械钻速9．63m／h，与上趟钻现象，减轻钻柱扭转振荡，能够有效保护钻头和钻相比，机械钻速提高72．78％。同时使

8、用扭冲工具具等配套部件，有效降低钻井成本。后，打钻过