振动固井技术

固井压裂设备中的振动与噪声控制技术研究随着油气资源的需求不断增加，固井压裂技术在油气田开发中发挥着重要作用。

然而，固井压裂过程中产生的振动和噪声问题已经引起了广泛的关注。

这些问题不仅对人员的健康和安全构成威胁，还可能对周围环境造成潜在的环境影响。

因此，研究固井压裂设备中的振动与噪声控制技术显得尤为重要。

振动与噪声是固井压裂设备中常见的问题。

在压裂过程中，高压液体进入地下岩石层使其发生断裂，同时产生巨大的冲击力和喷射力，从而引起设备和地面的振动。

振动不仅会对设备的稳定性和性能产生不利影响，还可能对井壁产生不利影响，导致井壁的破损和地下水位的下降。

同时，强烈的振动还会产生噪声，对操作人员和周围居民的健康和生活造成负面影响。

为解决固井压裂设备中的振动与噪声问题，需要综合考虑多种技术手段。

首先，可以通过优化工艺参数来降低振动和噪声的产生。

例如，调整压裂液的注入速度、压力和粘度等参数，可以使断裂岩石的固结过程更加均匀，减少振动和噪声的产生。

其次，可以采用减振器和缓冲器等装置来吸收和分散振动能量，减少振动的传递和影响范围。

此外，合理选择材料和结构设计也是降低振动和噪声的有效手段。

例如，使用吸音材料来包覆设备和管道，采用隔音箱等措施来隔离噪声。

另外，改进设备的动力系统，减少能量损失和震动源的产生也是控制振动和噪声的一种方法。

固井压裂设备中的振动与噪声控制技术还需要加强科学研究。

目前，振动与噪声控制技术主要依靠经验和试验，缺乏科学的理论指导和系统的研究方法。

因此，需要加强理论研究，建立模型和数值模拟方法，深入理解振动和噪声的产生机理，为控制技术的优化提供科学依据。

同时，还需要加强设备性能测试和监测系统的研发，及时准确地掌握振动和噪声的变化情况，为问题的解决和控制提供依据。

此外，固井压裂设备中的振动与噪声控制技术还需要加强与其他相关领域的交叉研究。

例如，可以借鉴建筑和交通等领域的振动与噪声控制经验，探索适用于固井压裂设备的技术方法。

提高固井质量技术措施一口井的固井质量不好，会影响开发效果，严重时会使前期所做工程工作量毁于一旦，甚至全井报废。

所以，我们在钻井完井过程中必须把固井质量放在重要的位置。

提高固井质量应主要从以下几个方面着手。

1保证套管正常下入套管能否正常下入到井内设计位置，是固井方案能否正常实施的前提，必须根据井眼情况制定合理的下套管措施，下面介绍常规井下套管和特殊井下套管的关键技术措施。

1.1常规井下套管措施常规井下套管除严格执行《下套管作业规程》外，在以下几个方面要更加重视：1.1.1下套管前通井，保证没有遇阻点、卡点和缩径点。

1.1.2井眼循环干净，井底与钻井液中无大量岩屑、泥砂。

1.1.3处理钻井液性能，保证井壁稳定，不坍塌、不掉块。

1.1.4钻井液有良好的润滑性，并且流动性良好，性能基本接近完钻时钻井液性能。

1.1.5确保压稳地层流体，保证井眼不涌、油气水不上窜，油气水较活跃的地层，油气上窜速度应达到行业标准规定的要求（油层上窜速度应≤10m/h；气层上窜速度应≤15m/h）。

1.1.6井下必须无漏失现象，若有漏失，必须先堵漏后下套管。

1.1.7凡准备入井的套管，各项参数必须符合设计要求。

1.1.8套管及入井工具附件在运、送、装卸过程中，严禁碰撞，护丝应带齐上紧。

1.1.9送到井场的套管，必须按行业标准和作业规程进行严格细致检查。

1.1.10对套管进行通内径、丈量长度、清洗丝扣、编号、编排套管顺序。

1.1.11要严格执行套管供应商提供的套管紧扣扭矩进行紧扣。

1.1.12套管必须按规定安装扶正器。

1.1.13下套管过程要连续灌钻井液，掏空长度应小于规定值。

1.1.14下套管过程中临时停止下套管时，必须活动套管。

1.1.15控制下放速度，使钻井液环空返速小于规定值。

1.1.16清理好井口，严防井下落物。

1.2特殊井下套管措施特殊井一般是指存在特殊情况的井、特殊轨迹井和特殊工艺井，如套管负荷过重的井、大斜度井、水平井和大位移井、漏失井等。

２０２４年第５３卷第２期第４８页石油矿场机械犗犐犔　犉犐犈犔犇　犈犙犝犐犘犕犈犖犜２０２４，５３（２）：４８ ５６文章编号：１００１ ３４８２（２０２４）０２ ００４８ ０９基于偏心式振荡器的井下可移动振动固井系统研制李进付（中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，山东东营，２５７０００）①摘要：综合分析了国内外振动固井工艺技术，在下完钻井套管的固井候凝过程中，利用振动固井工具或设备产生振动波，并对套管和固井泥浆产生振动压实效应，可以提高固井完井的质量。

现有振动固井工具大多数安放在井口位置，或固定安放在井筒某一处位置，或固定安放在套管底部，且不可回收，不能提高全井段振动固井效果。

以偏心式振荡器力学理论为基础，研制了一种可重复利用、可回收的新型井下可移动式振荡器，形成一套完整的振动固井系统，使得在整个固井候凝过程中全井段任意位置都能发挥作用，同时对于正常固井及其他设备不造成影响。

室内和现场试验表明：可移动井下振动固井系统对于已候凝２ｈ以内的抗压强度可提升４％，胶结强度提升７％，同时可显著提高第二界面固井质量，使用方便，操作简单，具有较强的经济性和广泛的推广应用前景。

关键词：振动固井；偏心式振荡器；可移动式振动固井工艺；水泥浆；胶结强度；第二界面质量中图分类号：ＴＥ９２１．５０２ 文献标识码：Ａ 犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ３４８２．２０２４．０２．００７犇犲狏犲犾狅狆犿犲狀狋狅犳犝狀犱犲狉犵狉狅狌狀犱犕狅狏犪犫犾犲犞犻犫狉犪狋犻狅狀犆犲犿犲狀狋犻狀犵犛狔狊狋犲犿犅犪狊犲犱狅狀犈犮犮犲狀狋狉犻犮犗狊犮犻犾犾犪狋狅狉ＬＩＪｉｎｆｕ（犇狉犻犾犾犻狀犵犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔犚犲狊犲犪狉犮犺犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犛犻狀狅狆犲犮犗犻犾犳犻犲犾犱犛犲狉狏犻犮犲犛犺犲狀犵犾犻犆狅狉狆狅狉犪狋犻狅狀，犇狅狀犵狔犻狀犵２５７０００，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｆｏｒｅｉｇｎｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｅｍｅｎｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｅｍｅｎｔｉｎｇｗａｉｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｆｔｅｒｄｒｉｌｌｉｎｇｔｈｅｃａｓｉｎｇ，ｖｉｂｒａｔｉｏｎｗａｖｅｓｗｅｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｅｍｅｎｔｉｎｇｔｏｏｌｓｏｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ａｎｄｖｉ ｂｒａｔｉｏｎｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｓｗｅｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｏｎｔｈｅｃａｓｉｎｇａｎｄｃｅｍｅｎｔｉｎｇｍｕｄ，ｔｈｅｒｅｂｙｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｃｅｍｅｎｔｉｎｇｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ．Ｍｏｓｔｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｅｍｅｎｔｉｎｇｔｏｏｌｓａｒｅｐｌａｃｅｄａｔｔｈｅｗｅｌｌｈｅａｄ，ｆｉｘｅｄａｔａｃｅｒｔａｉｎｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｔｈｅｗｅｌｌｂｏｒｅ，ｏｒｆｉｘｅｄａｔｔｈｅｂｏｔｔｏｍｏｆｔｈｅｃａｓｉｎｇ，ａｎｄｃａｎｎｏｔｂｅｒｅｃｙｃｌｅｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎｎｏｔｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｅｍｅｎｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｅｎｔｉｒｅｗｅｌｌｂｏｒｅｓｅｃｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｔｈｅｏｒｙｏｆｅｃｃｅｎｔｒｉｃｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ，ａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｒｅｕｓａｂｌｅａｎｄｒｅｃｏｖ ｅｒａｂｌｅｄｏｗｎｈｏｌｅｍｏｖａｂｌｅｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｈａｓｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｆｏｒｍａｃｏｍｐｌｅｔｅｓｅｔｏｆｖｉｂｒａｔｏｒｙｃｅｍｅｎ ｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈｃａｎｐｌａｙａｒｏｌｅｉｎａｎｙｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｗｅｌｌｓｅｃｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｗｈｏｌｅｃｅ ｍｅｎｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｉｔｈａｓｎｏｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｎｏｒｍａｌｃｅｍｅｎｔｉｎｇａｎｄｏｔｈｅｒ①　收稿日期：２０２３ ０９ ０８　基金项目：中国石油化工集团有限公司重点科研攻关项目“东营凹陷页岩油钻完井提速提效技术研究”（Ｐ２１０６０ ３）。

工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald83目前,在石油天然气及地质勘探固井工程中,存在水泥浆失重,凝固不均匀,导致固井质量欠佳的问题,影响经济效益,甚至导致井眼无法正常工作。

特别是有些水泥浆性能稍差的时候,由于水泥胶结不好导致整个井报废,因此针对可能存在的固井质量问题,本着消除安全隐患,提高经济效益的原则,设计了振动固井工具。

现有振动固井工具由于结构和施工工艺的限制，导致脉冲波传递受阻，因而无法达到预期效果，因此设计了径向振动固井工具。

1 技术分析振动可以有效地破坏水泥浆胶结，使水泥凝固更加均匀，这一点，已经广泛应用于建筑行业，浇筑混凝土时，通过高频低振幅的振动，改善混凝土性能，提高凝固质量。

根据混凝土振捣原理，设计了径向振动固井工具。

1.1 结构如图1所示,本体的两端加工标准套管螺纹,本体上端与浮箍连接,下端与引鞋连接。

本体内部加工有台阶,对导流套起限位作用,整个芯轴两端套有轴承,下端导流套由特制的引鞋压紧,由此对芯轴限位。

另外芯轴上开有键槽,通过键进行传扭,带动叶轮和偏心块旋转。

芯轴两端的轴承为角接触球轴承,既可以起到扶正的作用,又可以起到止推轴承的限位作用。

芯轴两端的锁紧螺母配合芯轴上的调整环,将叶轮和偏心块在轴向上的位置固定,这样芯轴及其所带动的其他零件组成了工具的工作总成。

1.2 工作原理径向振动固井工具接在浮箍下端,在注水泥的过程中,当水泥浆流过叶轮时,叶轮叶片收到流体的冲击,开始旋转,从而带动芯轴旋转,芯轴将扭矩传递给偏心块,偏心块跟着芯轴一起旋转,产生高频低振幅的振动,振动通过导流套传递给本体,本体将振动传递到环空内的水泥浆,到达活化水泥浆,优化水泥浆性能,提高固井质量的目的。

2 关键技术此径向振动固井工具与现有油田固井中使用的方法相比具有以下特点。

(1)叶轮表面喷涂的硬质合金能够有效地抵抗水泥浆长时间的冲蚀,并且仅在叶轮表面容易被冲蚀的部位喷涂硬质合金,而非整体采用硬质合金,这样大大的降低了成本。