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钻井旋冲工具提速机理及结构设计钻井旋冲工具是石油钻采行业中常用的工具之一，它的主要作用是在进行地层钻井时，通过旋转和冲击的方式将钻头穿透地层，从而实现地层勘探和开采的目的。
为了提高钻井效率和降低成本，钻井旋冲工具的提速机理及结构设计成为研究和开发的重点之一。
本文将探讨钻井旋冲工具提速的机理以及结构设计的关键技术。
一、钻井旋冲工具提速机理1. 旋冲工具的基本原理钻井旋冲工具是一种将旋转和冲击相结合的工具，其基本原理是通过钻杆的旋转以及冲击力对地层进行穿透。
在旋转过程中，钻头不断地与地层接触，通过冲击力将地层破碎或者穿透，从而实现钻井的目的。
提速的关键在于如何更有效地利用旋转和冲击力，提高钻头的穿透效率和速度。
2. 提速机理在钻井旋冲工具中，提速的机理主要包括三个方面：提高旋转速度、增加冲击力以及改善钻头结构。
提高旋转速度可以增加钻头与地层的接触频率，从而提高钻头的穿透速度。
增加冲击力可以提高钻头在穿透地层时的能量，加速地层的破碎和穿透过程。
改善钻头的结构可以提高钻头的耐磨性和穿透效率，从而减少钻井的阻力和提高钻井速度。
二、钻井旋冲工具结构设计1. 钻头结构设计钻头是钻井旋冲工具中最重要的部件之一，其结构设计直接关系到钻井效率和成本。
在钻头结构设计中，需要考虑以下几个关键技术：一是钻头材料的选择，需要具有良好的耐磨性和强度，以保证钻头在复杂地层中的稳定性和穿透能力；二是钻头形状的设计，需要根据地层的特点和钻井的要求进行优化设计，以提高钻头的穿透效率和降低阻力；三是钻头切削结构的设计，需要考虑冲击力的传递和地层的破碎效果，从而提高钻井的效率和速度。
2. 冲击力增强设计在钻井旋冲工具中，冲击力是提速的关键之一，因此需要对冲击力进行增强设计。
一种常用的冲击力增强设计是引入液压冲击器，通过增加液压系统的压力和流量，提高冲击器的冲击力，从而加速地层的破碎和穿透过程。
还可以通过改进冲击器的结构设计和传动机构，优化冲击力的传递和利用效率，提高钻井的效率和速度。
油气钻井扭力冲击器工作原理及应用探讨作者：王朋飞来源：《中国科技博览》2019年第08期[摘要]随着深井和超深井的勘探开发比例不断增加，对提高油气钻井速度和质量提出了新的挑战。
由于深井深部地层岩石坚硬、研磨极值高，PDC钻头易出现粘滑振动现象，严重制约着机械钻速的提高。
扭力冲击器与PDC钻头结合使用能够显著提高机械钻速，减少粘滑、卡钻现象出现，延长钻头使用寿命。
[关键词]扭力冲击器；原理；特点中图分类号：P58 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）08-0300-01前言近年来，随着深井和超深井的勘探开发比例不断增加，深部地层岩石硬度和塑性增大，常规牙轮钻头可钻性差、机械转速低、钻井周期长。
为提高钻头行程机械钻速，PDC钻头得到广泛使用，但在深部地层PDC钻头出现的粘滑振动现象，不仅严重制约机械钻速进一步提升，还极大地影响了其使用寿命。
为消除PDC钻头的粘滑振动现象，经过研究和应用，使用扭力冲击器是减小或消除钻头该现象的最有效方法。
1扭力冲击器在钻井施工中应用的必要性1.1 钻头硬地层钻井过程中，由于地下岩石的坚硬度较高，因而对钻进器的钻头质量要求较高，岩石坚硬，钻进、破碎难度较大，因而需要充分提高钻头研磨性和抗磨损性，否则钻头工作效率下降，钻井速度受影响，严重则会导致井下施工事故产生。
传统的钻进器钻头抗磨损性有限，因而总体钻进效果不理想。
扭力冲击器则将PDC钻头的整体运动状态改变，极大的提高其岩石破碎效率，根据试验分析，扭力冲击器在沟组式地层中试用具有快速钻井的效用，实践应用意义明显。
PDC钻头在井下运动时属于无序状态，因而总体振动形式是扭向振动、横向振动和纵向振动相结合，具有一定的组合效应。
因而单个PDC在井下振动时切削齿会被严重损坏，进而降低钻头的使用寿命，同时随钻测井信号和扭矩波动干扰定向控制也会受到影响。
当井眼出现不规则状态时，井身质量也会下降。
分析PDC钻头转速低的原因，能够进一步促进扭力冲击器应用究。
扭力冲击器在坚硬地层钻井提速技术研究霍 新（中国石油集团长城钻探工程有限公司工程技术研究院 辽宁盘锦 124010）摘 要：为了提高坚硬地层钻井速度、减小钻井周期、降低钻井成本，根据坚硬地层的岩性特点，研究了PDC钻头的破岩机理，分析了目前坚硬地层钻进中存在的问题，研究出不但能够提高钻井速度，还能有效防止井斜、狗腿等井身问题，提高井身质量的优质井下工具扭力冲击器，本文通过扭力冲击器的原理、特点，结合PDC钻头钻进过程中出现的问题，最终确定了钻进提速的PDC+扭力冲击器的钻具组合，在提高机械钻速的同时，延长了PDC钻头的使用寿命。
关键词：扭力冲击器 钻井提速 坚硬地层 PDC钻头1 引言坚硬地层的岩性可钻性差、研磨性高、机械钻速低、钻井难度大，当遇到这样的地层时，不但耗时长、钻头磨损快、钻进成本高，而且井眼尺寸不规则、井壁不光滑，容易出现井斜、狗腿等问题，给下一步的钻井作业带来了许多困难。
正常情况下在坚硬地层都应用耐磨性高的孕镶金刚石钻头，该种钻头没有切削齿，只能靠钻头上的每粒金刚石在钻压的作用下压入岩石使下面的岩石处于极高的应力状态，呈现塑性，同时在旋转扭矩的作用下产生切削作用，破碎岩石的体积大体上等于金刚石吃入岩石的位移体积，因为金刚石粒直径特别小，因此机械钻速极低。
对于坚硬地层，耗时越长，出现井下复杂情况的概率就会越大，为了提高机械钻速及降低井下复杂情况的发生，经过不断的研究，应用PDC钻头+扭力冲击器组合能够大幅提高坚硬地层钻井速度及井身质量。
2 扭力冲击器的提速机理PDC钻头在井下切削地层的过程中受到地层各方向无序的反作用力，同时受到横向、纵向和扭向振动及这几种振动组合的影响，而且运动是极其无序的。
无序的运动及振动很容易造成PDC切削齿的损坏，单个切削齿的损坏严重影响整个钻头的寿命，随钻测量和定向控制的信号也会受到钻头扭矩波动的干扰，产生不规则井眼且会降低井身质量。
扭力冲击器主要由钻井液流量分配器、动力冲击部分、驱动短接以及钻头接头组成，主要原理是通过扭力冲击器配合PDC钻头将原来的剪切破岩为主变为冲击破岩为主、剪切破岩为辅，通过能量转换的方式将无序的、不利的能量转换为有序的、有利于钻头冲击破碎地层的能量，消除了井下钻头运动时出现的一种或者多种振动的影响，使钻具扭矩保持平衡和稳定，同时传递高频、均匀、有效的机械冲击能量使钻头和井底始终保持连续，防止钻头在刚吃入地层时因扭力不足、钻头暂时停顿及钻头不动而转盘转动造成的钻杆能量积蓄产生的钻具扭曲，扭曲扭矩突然释放时高速的旋转导致钻头损坏。
扭力冲击发生器工作原理及技术简介1.扭力冲击器工作机理在井下， PDC钻头的运动是极其无序的，包含横向、纵向和扭向的振动及这几种振动的组合。
井下振动会破坏单个PDC切削齿 , 致使钻头寿命降低，惹起扭矩颠簸扰乱定向控制和随钻测井（ LWD）信号，以及产生不规则井眼降低井身质量。
扭力冲击器扭力冲击发生器配合 PDC钻头一同使用，其破岩机理是以冲击破裂为主，并加以旋转剪切岩层，主要作用是在保证井身质量的同时提升机械钻速。
扭力冲击器除去了井下钻头运动时可能出现的一种或多种振动（横向、纵向和扭向）的现象，使整个钻柱的扭矩保持稳固和均衡，奇妙地将泥浆的流体能量变换成扭向的、高频的、平均稳固的机械冲击能量并直接传达给 PDC钻头，使钻头和井底一直保持连续性。
由扭力冲击器供给的额外的扭向冲击力完整改变了PDC 钻头的运作，其每分钟750-1500 次高频稳固的冲击力，相当于每分钟750-1500 次切削地层，这就使钻头不需要等候扭力存储足够的能量就能够切削地层。
这时候 PDC钻头上有两个力在切削地层，一个是转盘供给的扭力，一个是扭力冲击器供给的力——并直接给到钻头自己（对钻杆其实不产生任何作用和改变整个冲击能量的荷载，只作用在钻头体自己上）。
这时侯钻杆的扭矩基本是稳固的，钻杆传达的扭矩能够完整用于切削地层，而不会浪费。
粘滑现象——成本浪费严重PDC钻头与TorkBuster 配合使用后，极大地正常钻进当钻头刚当钻柱上的扭力吃入地层，扭力应力（这类理想化的状态钻头不动，而转盘不足，钻头临时是在旋忽然开释后，钻头停留突不存在的，井下运动是然加快钻头转速忽然极其无序的）2.扭力冲击器技术特色（1）扭力冲击器“扭力牛仔”钢体外壳和钻头套筒独到的倒扣交织式连结坚固靠谱。
扭力冲击器扭力冲击发生器外面物理尺寸紧凑，内部机械构造合理，泥浆流道畅达，无任何橡胶件，无任何电子元器件。
此外，即便扭力冲击器扭力冲击器无效，它也不过相当于一个钻头短节和 PDC钻头一同持续旋转其实不影响持续钻进，其实不需要对此进行起下钻，但性能相当于又回到以前不用扭力冲击器冲击器的状态中，这时的机械钻速会降低，但没有任何其余风险。
2016年第12期科学管理扭力冲击器在钻井作业中的应用王晓松鲍锦祥姬广奇衣金龙冯跃凯蔡玉贵中海油能源发展工程技术公司天津300452摘要：扭力冲击器是利用泥浆的水动力转换为钻头的扭向冲击力，为P D C钻头破岩提供额外的剪切力，达到钻井提速的目的。
使用这一技术能够有效的提高机械钻速，大大减少钻井周期，达到降本增效的目的。
海洋石油某区块首次应用扭力冲击器钻井提速工具。
本文重点介绍了扭力冲击器的应用情况和效果，钻井提速工具的推广应用，有效缩短了该井的钻井周期。
关键词：机械钻速提速地层硬度研磨性剪切破岩随着我国浅层油气资源的不断枯竭，深井钻井已经成为石油开发的新方向。
而深井钻井要穿过多套地层，这些地层跨越的地质时代较多、变化较大，相应的地质条件错综复杂。
传统的钻井工艺、钻井工具等随着井深的不断增加，破岩效率和机械钻速已大大降低。
海洋钻井由于受到地理环境的影响，钻井成本较髙，尤其是在石油行业低迷时代，进一步提髙钻井速度是降本增效行之有效的途径。
扭力冲击器在海洋石油钻井的成功应用，有效解决了PDC钻头在坚硬地层吃人深度不够，机械钻速低，易卡滑等问题，同时在髙研磨、髙硬度地层中，扭力冲击器加PDC钻头的机械钻速也远大于牙轮钻头的机械钻速，有效减少牙轮钻头在坚硬地层的工程风险。
1扭力冲击器介绍扭力冲击器是根据PDC钻头剪切破岩原理设计的提速工具。
扭力冲击器内部有冲击锤，泥浆通过扭力冲击器内部分流器，分流泥浆为冲击锤提供动力，使其产生周向往复摆动。
扭力冲击器直接与PDC钻头相连，冲击锤将产生的冲击力直接传递给钻头，使PDC钻头产生髙频扭向冲击，在钻压作用下，PDC齿有效吃人深度增加，提髙破岩效率。
PDC钻头卡滑现象每10s发生一次，而5”的扭力冲击器冲击频率为11-22H z，因此使用扭力冲击器能有效解决PDC钻头卡滑现象，从而提髙钻头和井下钻具的使用寿命。
目前市场上的扭力冲击器从工具外表分为两种：一体式和分体式。
石油钻井中旋转冲击钻井技术的应用研究一、旋转冲击钻井技术的原理与特点旋转冲击钻井技术是一种利用旋转和冲击相结合的方法进行钻井的技术，其基本原理是通过旋转钻杆使钻头在井底不断进行冲击、切削和清理，以实现钻进的目的。
相较于传统的钻井技术，旋转冲击钻井技术有着很多独特的特点和优势。
旋转冲击钻井技术可以提高钻进速度。
由于旋转冲击钻井技术能够同时进行冲击和切削，因此可以有效地提高钻井的效率和速度，减少勘探与开采的时间成本。
旋转冲击钻井技术适用范围广泛。
不论是陆上钻井还是海上钻井，旋转冲击钻井技术均可以胜任，而且对于地质条件的要求也相对较低，可以适应各种环境下的钻井作业。
旋转冲击钻井技术还可以减少设备磨损。
由于其自身的特点，旋转冲击钻井技术在钻井过程中能减少设备的磨损，延长设备使用寿命，降低维护成本。
旋转冲击钻井技术具有效率高、适用性强、设备磨损少等诸多优势，因此在石油钻井领域得到了广泛的应用和研究。
二、应用研究现状目前，旋转冲击钻井技术在石油领域的应用已经相当成熟，并且在一些重大工程和复杂环境下进行了广泛的实践。
国内某些大型石油企业已将旋转冲击钻井技术应用于深海油气勘探与开采中，取得了显著的效果。
国内外学术界对旋转冲击钻井技术的研究也已取得了一定的进展。
在对旋转冲击钻井技术的原理与性能进行深入研究的基础上，学者们还进行了一些具体的工程案例和数值模拟研究，为该技术的优化与改进提供了重要的理论支撑。
旋转冲击钻井技术目前的应用研究已经相当丰富和多样化，但由于在实际应用中还存在一些问题，需要进一步的研究和改进。
三、存在的问题与发展趋势尽管旋转冲击钻井技术在石油领域的应用已经相当广泛，但在实际应用中还存在一些问题亟待解决。
旋转冲击钻井技术在复杂地质条件下的适应性还不够强，对钻井设备的要求也比较高，因此在一些特殊环境和工程中仍然存在着一些技术难题。
随着石油勘探与开采活动的深入，将对旋转冲击钻井技术提出了更高的要求，因此未来的发展趋势也将主要集中在以下几个方面：1. 技术改进与优化。
玉北9井扭力冲击器钻井提速技术辛建华【摘要】玉北9井位于新疆和田地区墨玉县境内，构造位置处于塔里木盆地麦盖提1区块南斜坡，是西北油田分公司在玉北区块部署的一口重点探井。
玉北区块地质条件复杂，断层多，多套地层压力系统并存，古生界地层岩石强度高，给钻井提速带来了较多困难，严重制约了玉北区块的勘探开发进程。
通过跟踪、对比分析扭力冲击器的应用情况；利用扭力冲击器配合PDC钻头能够产生较大的冲击载荷，提高清岩和破岩效率，解决了钻井机械钻速低，钻井周期长等难题。
研究扭力冲击器工具结构、水力参数、钻井参数、钻具组合与地层适应性之间的关系，对玉北区块提高机械钻速具有实践意义。
%Well Yubei-9 is located in Qaraqash county, Hetian Area, Xinjiang province. And the tectonic position is located in the south slope of Markit Area-1 in Tarim Basin. This well is an important exploration well positioned in North Qaraqash block by Northwest Oilfield Company. The geologic condition in North Qaraqash block is complicated with faultages, several sets of coexist-ed formation pressure system and harder rock strength of Palaeozoic formation, which brings troubles to enhance drilling rate and seriously affects the exploration of North Qaraqash block. This article analyzed the performance of torsion impactor by tracing and comparing and combines torsion impactor with PDC bits to produce larger impact load to enhance the cutting-cleaning and rock-breaking efficiency. It solved the problems such as low ROP and long drilling period. Researches on the relations among tor-sion impactor structure, hydraulic parameter, drilling parameter, drilling string andformation adaptability have important practical significance to ROP increasing in North Qaraqash block.【期刊名称】《油气藏评价与开发》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】4页(P65-68)【关键词】玉北区块;机械钻速低;扭力冲击器;PDC钻头【作者】辛建华【作者单位】中国石化华东石油局钻井工程公司，江苏镇江 212003【正文语种】中文【中图分类】TE2421 玉北9井概况玉北9井位于新疆维吾尔自治区和田地区墨玉县境内，构造位置处于塔里木盆地麦盖提1区块南斜坡，是西北油田分公司在玉北区块部署的一口重点探井。
