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1、旋冲钻井技术在石油钻井中的应用?8?钻采工艺DRlULING&PR0DUCnONTECHN0LJ)G,2005年1月]an..2005旋冲钻井技术在石油钻井中的应用王雷,郭志勤,张景柱2,谈献英(1大港油田集团钻采工艺研究院2大港油田集团定向井技术服务公司)摘要:旋冲钻井技术近年来已成为石油钻井界广泛关注的热点研究课题.被认为是解决深井硬地层钻进难题的最有效方法之一,具有良好的应用前景.本文介绍了国内外该项技术近期研究的进展和应用情况,侧重对DGSC型液动冲击器原理及应用情况进行了表述.关键词:旋冲钻井;气动冲击器;DG
2、Sc型液动冲击器中图分类号:TE242文献标识码:A文章编号:1006—768X(2005)01—0O08—03一,旋冲钻进原理及特点旋冲钻井原理是在普通旋转钻进的基础上,再加上一个冲击器.冲击器是一种井底动力机械,一般接在井底钻头或岩心管的上端,依靠高压气体或钻井液推动其活塞冲锤上下运动,撞击钻头,钻头在冲击动载和静压旋转的联合作用下破碎岩石.冲击动载使得岩石中裂隙扩张,并形成大体积的破碎,提高了破碎岩石的速度.其主要技术特点是:(1)岩石的破碎是受钻头的冲击压入和回转刮削联合作用完成的.(2)在较坚硬的岩石上,旋冲钻进基本上
3、是体积破碎,不是研磨破碎,因此具有更高的钻井效率.(3)由于是高频冲击破碎,破岩时间极短,硬岩岩性变化对破碎效果影响不大.在钻头上不易形成偏斜力矩,因此形成的井眼规则,质量好.(4)高频冲击破碎使岩石对钻头的研磨相对减少,钻头寿命相对延长.(5)由于破岩方式是利用高频冲击和回转实现的,因此,钻进过程不必采用过高的钻压和转速,钻柱受力情况也相应得到改善.二,旋冲钻进技术的国内外发展现状基于旋冲钻井高效的碎岩机理及其技术特点,自从该技术诞生以来,发展速度很快,并很快应用于矿山,采石,地质勘探,水文水井,石油钻井,地热钻井,工程施工及
4、工程勘察等领域.冲击器是冲击旋转钻进的关键设备,目前世界各国的冲击器种类繁多.按其动力方式冲击器一般可分为液动冲击器,气动冲击器,电动冲击器,气液混合及机械作用式冲击器,但在石油钻井领域研究应用最多的还是气动和液动两种.1.气动旋冲钻进技术气动冲击器其动力介质为压缩空气.40年代末,气动冲击旋转钻进出现在采矿工业中,它之所以在西方国家得到广泛应用,是由于车装钻机使用牙轮钻头钻进硬岩层时无法满足所需的钻具压力,特别在较大井径时,问题更大.1.1气动冲击器分类根据其配气的方式可分为有阀式和无阀式两大类.有阀式指推动活塞上下运动的压缩
5、空气是由配气机构的阀片控制的.无阀式潜孑L锤是利用布置在活塞和缸体侧壁上的配气系统控制活塞往复运动.1.2气动中击器主要特点(1)气动冲击旋转钻进与液动冲击旋转钻进相比,前者由于介质密度低,气柱的静压力小,岩石更易于破碎;(2)上返风速高,井底干净,岩屑不产生重复破碎;(3)钻进效率更高,比液动冲击旋转钻进高2～5倍.(4)气动冲击器不仅可以用单一压缩空气作为收稿日期:2004—08—23;修回日期:2005一Ol—lO基金项目:"液动冲击钻井及配套钻头研究"课题是cNPc重点科研项目"气体钻井技术研究"的分项目之一.编号:03
6、B2070505:作者简介:王雷,1991年毕业于大港石油学校钻井工程专业.现在大港油田钻采工艺研究院从事科研及钻井设计工作.助理工程师,近年参加了液动冲击钻井技术研究及多次试验工作.地址:(300280)天津市大港油田钻采院钻井所,电话:022—25925320.25925321.13502041426.E—mail:wanglei—dgzcy@126.coin第28卷第1期V01.28No.1钻采工艺DRⅡJJNG&PR0DUCn0NTECHN0LOGY?9?介质,也可以用不同类型的气液混合介质配合使用.1.3气动旋
7、冲钻进技术发展现状十八世纪中叶(1857年)意大利工程师巴特里特首次发明了以压缩空气做为动力介质的世界第一台风动凿岩机,开创了潜孔锤(冲击器)钻进的新纪元.加拿大一项使用空气锤的记录表明,只用166个纯钻时,在244.5井眼内钻深达到1738m.国外由于空气钻井的广泛应用,其工具发展速度较快.目前在气动旋冲钻进技术研究领域,美国英格索兰公司比较先进.其生产的气动冲击器多达40余个品种及型号,可钻孔径范围90—1980mill,研制了三牙轮,金刚石,平底式等多类型冲击钻头,而且其配套钻机,空压机,附属设备与工具也比较成熟及系列化,
8、可与多种施工工艺相结合,适应不同地层进行有效的钻进.我国从1958年开始研究风动冲击器及其钻进技术,已研制成功多种类型,多种型号的冲击器.典型的有嘉兴冶金机械厂研制的J系列阀式气动冲击器,JG及w系列无阀式气动冲击器;吉林大学建设工程学院研制的WC系列低耗风量及
