扭力冲击器在硬地层钻井提速中试验与应用

煤矿井下硬岩钻进面临钻进效率低、钻具和钻头消耗大的问题,扭力冲击器作为石油领域新出现的一种钻进工具,在硬岩钻进过程中对提高钻进效率和延长pdc钻头寿命方面有着突出的优势。通过调研扭力冲击器的工作原理,结合实际应用实例,总结出扭力冲击器的性能特点,并实施了煤矿井下现场应用试验,得出其用于煤矿井下硬岩钻进具备的优势；另一方面收集现有进口及国产扭力冲击器的的性能参数,与目前煤矿井下钻探装备的实际能力进行比较,找出其不能直接应用于煤矿井下硬岩钻进的原因,并提供解决问题的方法和建议。

针对川东北地区尤其是元坝地区陆相下部地层常规钻井机械钻速低、单只钻头进尺少的难题,在元坝10井进行了"钻头扭转冲击器+pdc钻头"钻井试验,试验井段3233.30～3503.82m,进尺270.52m,纯钻时间81.0h,平均机械钻速3.34m/h,与同地层牙轮钻头钻进相比机械钻速提高3.04倍,与该井"螺杆+pdc钻头"复合钻进相比机械钻速提高2.59倍,pdc钻头工作寿命延长53h。试验结果表明,钻头扭转冲击器配合pdc钻头钻井可解决复杂地层钻头寿命不高和机械钻速低的难题,拓宽了pdc钻头的应用范围。介绍了钻头扭转冲击器的技术背景、工作原理、特点和技术参数及在元坝10井的试验情况。

低承压地层是由于特殊岩性的形成、压实过程中,未能形成良好的胶结和密闭构造,在后期地质运动中,发生岩变,导致地层承压能力较低,易发生井漏、井塌等风险,还可能造成油气储层的破坏。大港油田官962-17断块位的沙河街组的生物灰岩、玄武岩、中生界安山岩岩体发育地层,为典型低承压地层,钻井中常出现严重漏失；本文针对该区块低承压地层井漏状况和发生井漏的原因进行了分析,依据官962-17断块生物灰岩、玄武岩、安山岩地层特性,在官962-17断利用雷特高承压堵漏剂的现场试验,取得很好的效果。

在石油矿场的开发与采集过程中，需要用到各种各样的辅助设备，因此，使用之前对于机器设备工作原理、使用方法以及注意事项等都应该有一个较为全面充分的了解。这样才能确保石油矿场钻井工作的安全和顺利的进行。本篇文章是以石油矿场钻井过程中液动冲击器为研究对象，通过时液动冲击器的组成器件、使用原理和方法、设计参数、工作性能以厦具体的经济效益五个方面的深入探究，对石油矿场钻井液动冲击器的使用进行了全面的阐述和分析，充分体现出了液动冲击器使用能够为石油矿场钻井行业带来巨大的经济效益。

针对松南气田深部地层存在的诸多技术难题,在该气田试验应用了2套ysc-178型液动射流式冲击器及其配套技术。该冲击器依靠双稳的射流元件来控制活塞冲锤的上、下运动,结构简单,运动部件少,因而工作寿命长,工作不受井深及围压的影响,适用于深井钻井。现场试验表明,2套冲击器入井时间总计120h,纯钻时间57.71h,进尺66.87m,平均机械钻速1.158m/h。与上部相邻井段单只钻头平均机械钻速对比,调整参数前提高79%,调整参数后提高463%。这表明旋冲钻井在松南地区提速是可行的。如选用适应该地层的耐冲击长寿命钻头并配套使用冲击器,将会取得更加理想的试验效果。

旋冲钻井用液动射流式冲击器焊镶和粘接部位极易开裂导致泄漏、卸压,缸体上、下腔工作压力建立不起来,造成冲击器停止工作或工作断续不稳,影响冲击器的性能。为此,对冲击器缸体进行了一体化结构设计,精选特制高性能热作模具钢材料(hhd),采用整体铸造方式成型,缸体表面采用液体氮化加氧化工艺处理。对该结构冲击器进行了室内性能测试试验和现场应用试验。结果表明,该结构液动射流式冲击器的性能得到改善,具有良好的工作稳定性和参数的可调节性;可以有效地提高深部硬岩地层机械钻速,防止井斜,降低钻井成本。

泡沫钻井在欠平衡钻井工艺中占有重要地位,能解决低压、低渗、易漏地层的钻井难题。研制了泡沫钻井与井筒多相流动试验装置,该装置由井筒模拟系统、起升装置、供液系统、供气系统、采集系统等组成。模拟井筒采用透明有机玻璃材料,实现了试验过程可视化。对装置流体进行实时压力、流量检测,进行泡沫钻井试验定性和定量分析。试验表明,该装置能清晰观察泡沫携带钻屑及钻铤处流体对井壁的冲蚀过程,实时检测钻井液的黏度、流速、密度、剪切力等参数,定量分析钻井液对钻进过程的影响特性。

荒田矿区冲击回转钻井金刚石钻头选型试验

定向井工艺在复杂基岩地层地热钻井中的应用——定向井工艺首次在无京复杂基岩地层地热钻井中的成功应用，对指导类似地区地热资源的勘探开发具有重要的借薹意义。本文以yr-2定向井的施工过程为例，介绍了定向井的钻井工程设计和区域地质构连条件，详细论述了定向...

针对以往液动射流冲击器中元件压盖与射流元件之间出现的密封失效、缸体变形及活塞运动受阻等问题,设计了新型碟簧元件顶紧及密封机构。对该密封机构进行了理论计算、强度校核和性能测试试验,得出了该结构射流冲击器的最大冲击功、冲击频率和冲击末速度以及冲击器性能参数与操作参数之间的关系曲线。试验结果表明,该液动射流冲击器工作正常,稳定性良好,在不同排量下具有稳定的冲击功、冲击末速度和冲击频率。现场应用中,可以通过调节冲击器的行程参数和操作参数获得最佳的冲击功和冲击频率,以满足地层岩性的钻井需求。

众所周知,在进行钻井的过程中,经常会遇到低压或者压力衰竭的高渗透地层,这样会导致出现较为严重的井漏现象,此时就需要用堵漏剂和灌注水泥进行防止井漏.基于此,本文简要分析了油基钻井液堵漏剂的性能试验研究以及其评价机制,从国内外研究进展进行描述引出钻井液的试验过程以及现象施工的相关注意事项,最后提出了钻井液在发展过程中所遇到的一些问题,以期对实际工程具有一定的指导意义.

为了研究粒子冲击钻井系统中钻井液携带硬质球形钢粒子成功上返时,钻杆与井筒配合的不同环空间隙对钻井液临界流速的影响,本文采用清水代替钻井液进行了相关的试验。通过试验测得所需数据,借助量纲分析理论推导出试验相关因素之间关系,并结合试验数据提出了2.5mm的粒子在水中的体积分数为3%的情况下,能够成功上返时环空间隙δd和清水临界流速v*的经验公式v*=0.136(δd)-0.44732。结果表明随着钻杆与井筒配合的环空间隙的增大,粒子成功上返时所需的环空中清水临界流速反而减小,且相应的临界粒子雷诺数也减小。

冲击器反打技术在起拔套管中的应用 气动潜孔锤钻进工艺是以压缩空气为介质，通过压缩空气经冲击器转换为较 高频率的冲击功进行破碎岩石。根据冲击器的工作原理，设计了反打冲击器。冲 击器反打技术主要应用于跟管钻进套管处理。在松散破碎地层进行锚杆锚索或灌 浆施工中，经常采用跟管钻进的方法，然而在进行套管起拔处理时，依靠钻机自 己往往很难带动，一般需要采用千斤顶才行。但有时坡面较高，千斤顶设备的搬 运安装很不方便。利用冲击器进行反打套管，可达到轻便起拔套管的目的。 1结构原理 冲击器产生的强大的冲击功向外打作用于套管，使套管往外拔。 如图所示，将冲击器上接手经变径接手与专用套管接头反向连接，变径接手 上带三通接进风管，套管接头端封闭。下接手位置换成上接手，内安装承冲块， 冲击器活塞直接作用在承冲块上，冲击功带动套管向外移动。 反打冲击器装置中，承冲块的厚度是影响冲击器作用功的关键

钻杆受到钻井液的冲蚀会有不同程度的损伤,若在钻杆接头部位出现冲蚀坑就可能使钻杆失效,引发钻井事故。鉴于此,通过试验分析了钻井液流量、粘度、密度、钻井液中固相颗粒体积分数及固相颗粒粒径对钻杆接头冲蚀量的影响规律。结果表明,钻井液密度对钻杆接头的冲蚀影响基本可以忽略;钻井液流量与粘度的增大会导致冲蚀量增大;固相颗粒是造成钻杆接头冲蚀的主要原因,固相颗粒体积分数的增大与粒径的减小均会导致冲蚀量增加。冲蚀量较大的位置在钻杆内外接头结合处、公接头与钻杆本体焊接后端台阶处以及公接头出口处。因此,应在强度等条件允许的情况下,改进钻杆接头部分的结构与尺寸,使流动平稳地过渡,防止因截面突变而引起涡流的产生或流速的加快,以尽量减少冲蚀量;在钻井过程中,应当采取切实有效的措施加强对固相的控制。

利用空气冲旋钻井技术进行钻进时,易出现钻齿脱落、折断以及磨损严重等失效问题。针对该问题,应用岩石力学试验机和shpb试验装置,开展了花岗岩动态劈裂拉伸、单轴压缩和围压下的压缩性试验,为数值模拟提供了必要的岩石材料模型参数。数值模拟选用h-j-c动态本构模型,结合试验结果确定了材料模型参数,选择花岗岩的拉应变作为失效准则。在此基础上,对钻齿的齿形参数和破岩的钻齿侵入深度、破碎体积进行了数值模拟。研究表明,相同工况下锥形中心齿的破岩效率最高,边齿角度取30°可显著提高岩石的破碎体积。在此基础上,对齿面布齿进行选配研究,发现"中心球形齿+周围锥形齿"的破岩效率最高,"中心球形齿+周围球形齿"组合的破岩效率最低。

由钻井液驱动的冲击钻井很有希望提高硬地层的钻井速度。介绍了两个带有8in冲击钻头直径为7in的液动冲击锤的全尺寸实验结果,并和常规三牙轮钻头钻井进行了性能对比。

由钻井液驱动的冲击钻井很有希望提高硬地层的钻井速度.介绍了两个带有81/2in冲击钻头直径为73/4in的液动冲击锤的全尺寸实验结果,并和常规三牙轮钻头钻井进行了性能对比.

通过现场录井实践及资料的分析,认为钻井液流量、体积、出入口密度、出入口温度、出入口电导率等钻井液录井参数的变化通常直接反映井下地层流体的活跃程度及井筒压力与地层压力的平衡情况,重视钻井液参数异常的预报,可以避免井喷、井漏等重大事故的发生,及时处理油气侵、盐侵、水侵,为顺利施工创造条件。钻井事故发生的可能性贯穿于钻井作业的整个过程,它是影响井身质量、钻井速度、经济效益和勘探效益的重要因素,也是威胁钻井安全的主要隐患。综合录井使钻井作业的全过程处于仪器的全天候监控之中,实现了对钻井工程异常的连续检测和量化的分析判断,从后期的被动发现到前期的主动预报,并将井涌预报细分为4个阶段;在检测和预报钻井事故、保证钻井安全方面起到了钻井监视器的作用。分析了钻井液相关事故类型与钻井液录井参数响应特征,有利于提高综合录井操作人员的现场技术水平和工程异常预报准确率,可达到保障钻井施工安全、减少投入、提高勘探开发整体效益的目的。

以上海⑥号土中盾构施工为研究背景，进行硬塑高黏度土体改良的室内试验．选择3种添加剂研究其对渣土性能的影响，并综合分析其最优注入率范围．研究表明：单独使用泡沫需在增加土样含水率到30．0％条件下，控制泡沫注入率（质量比，下同）为30．0％时较好；高分子材料和减黏剂则需在同样含水率下使其注入率分别为6．0％、5．5％时最佳；高分子材料和泡沫组合在高分子材料注入率、泡沫注入率分别为3％、20％时，减黏剂和泡沫组合在减黏剂注入率、泡沫注入率分别为3％、15％时效果更为合适．利用该配比方案进行现场掘进试验，所得结果可为类似地层盾构施工土体改良提供参考．

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。

针对硬地层和复杂地层机速低、钻井周期长,石油大学（华东）提出旋转冲击和扭转冲击两种技术结合的多维提速技术方案,并研制出实现该技术的多维冲击钻井工具。结合地层岩性优选配套钻头和优化参数,该工具在新疆油田准葛尔盆地9口井进行应用,取得了很好的提速效果。本文介绍了多维提速工具的原理、工具特点,结合9口井应用情况在配套钻头选型提供借鉴。

常用冲击器技术参数 技术参数ldg45ldg45aldg55ldg55aldg65aldg85a 钻孔直径(mm)φ105～130φ105～130φ140～155 φ140～155φ152～305φ203～350 长度(mm)10349941220109814501551 外径(mm)9898124124136181 重量(kg)39407470126277 工作气压(mpa)0.8～2.11.2～2.10.8～2.1 1.2～2.10.8～2.10.8～2.1 耗风量(m3/min)3.5～153.5～156.5～184.5～188.5～2512～31 冲击功(n.m)3354007008008221560 冲击次数(次/分）≥801≥