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25近年来，基于黏滑振动理论，旋冲钻井技术应用于 PDC 钻头取得了突破性进展，实现 PDC 钻头提速及提高进尺。
自激振荡式旋转冲击钻井工具也在试验中取得了较好的效果。
1 工具介绍1.1 工作原理旋冲钻井技术是在旋转钻井的基础上，增加一个自激振荡式旋转冲击钻井工具（旋冲短节）产生的高频冲击作用，使钻头承受周期性的冲击载荷辅助破岩。
旋冲短节的核心部件是自激振荡器和冲击传递杆，辅助破岩主要有两种方式（图1）。
图1 旋冲短节工作原理示意图（1）机械冲击：钻头可以直接与旋冲短节相连，钻井液高速流经内部的自激振荡器，形成水力脉冲作用于冲击传递杆，产生低幅高频机械冲击力传递至钻头，对钻头施加5~20kN、40Hz左右的冲击力，提高钻头破岩效果。
（2）水力脉冲：钻井液高速流经自激振荡器所产生的水力脉冲再向下传递，经钻头水眼喷出，形成脉冲射流作用于井底，强化井底清洗，改善井底岩石的受力状况，降低岩石破坏强度。
1.2 性能参数旋冲短节采用自激振荡腔作为水力振荡元件，为保证工具正常工作，钻井过程中必须达到一定的排量；同时为使工具在开泵后能够将冲击振动有效传递至钻头，钻井过程中所施加的钻压必须超过“闭合钻压”。
常见工具的性能参数如表1所示。
表1 旋冲短节性能参数表型号长度 mm 外径 mm 壁厚mm 压力损耗 MPa 使用时间h 耐温℃排量L/s 闭合钻压 t ZJXC-178123018020.51-2≥200200≥32 2.32ZJXC-2031320203252-3≥200200≥42 4.31ZJXC-2301460230323-4≥200200≥506.861.3 工具特点自激振荡式旋转冲击钻井工具在深井钻井中的应用刘景涛１ 李斐１ 孙振２1. 中石化西北油田分公司 新疆 乌鲁木齐 8300002. 中石化江苏油田工程技术研究院 江苏 扬州 225100摘要：为进一步提高塔河工区深井、超深井的机械钻速，在该区块试验了旋冲钻井技术。
钻井旋冲工具提速机理及结构设计程汉列【摘要】钻井旋冲技术因其快速高效的特点,具有明显的经济效益,因此被广泛应用于各类勘探开发、钻探开采领域,尤其是在页岩气开发中具有巨大的发展潜力.射流式液动冲击工具的能量利用率高,相应的适应性好,具有很高的应用价值.在钻进过程中和螺杆马达钻具配合可以很好的避免施工周期长、钻进效率低、钻探成本高等难题.本文围绕射流式液动冲击共具理论分析与结构设计,对冲击工具工作原理进行简要分析,对工具结构强度进行校核,完成了钻井用射流式液动冲击工具的结构设计.【期刊名称】《粘接》【年(卷),期】2019(040)006【总页数】4页(P186-189)【关键词】钻井工程;旋冲工具;机械设计;钻井提速【作者】程汉列【作者单位】川庆钻探长庆钻井总公司,陕西西安 710018【正文语种】中文【中图分类】TE242在石油钻井过程中钻头的机械效率的高低直接影响钻井效率，而在如今的钻井过程中，随地层厚度的增加，在重力场的作用下，钻井液柱压力增大从而大幅提升了岩石的压缩性，使岩石颗粒间的距离变短，提升了岩石的强度，随围压的增加明显增高，迫使钻头的破岩体积减少，从而降低钻头机械转速，影响了钻井的效率[1]。
如今的钻井工程具有技术密集、高投资和高风险的特点。
钻井技术的优劣和水平直接影响油气勘探开发效益。
在国外市场钻井设备配套、工具仪器研发、钻井高新技术研究与应用得到了高度重视和快速发展，钻井费用的投资也已经转矩了勘探开发总投资的一半以上，钻井新技术的不断滋生，研究力度的不断加大也使得工程研究人员看清钻井技术不仅仅只是打开和建立油气通道，更是为了提高采收率、提高油气井产量等增储上产的新途径和主要方法[2-3]。
常规的旋转钻进方法在这些井的钻进过程中遇到的坚硬地层下并不能得到很好的收益，破岩效果差，钻进效率低问题是目前此方面应该重点解决的，其中井斜问题造成钻井成本的增加，也成为一个很棘手的问题。
在水平井和大位移井中，在位移增加情况下，水平井段的加压难度也不断的提高，这样很容易导致钻具的损坏。
液动旋冲钻井工具研制
郑瑞强;李玉海
【期刊名称】《石油矿场机械》
【年(卷),期】2016(045)008
【摘要】液动旋冲工具是一种高频扭转冲击类钻井提速工具,该工具可在钻头上附加高频周向冲击力和轴向水力脉冲,使钻头和井底始终保持连续的高频切削,消除了“粘滑现象”.保护了钻头、减少岩屑重复切削,提高机械钻速.介绍了该工具的工作原理,设计参数,以及动力系统、冲击系统、传压传扭系统的结构设计.现场试验结果表明,该工具工作原理正确,操作简单,使用寿命长,配合PDC钻头可大幅度提高深井硬地层机械钻速.
【总页数】5页(P61-65)
【作者】郑瑞强;李玉海
【作者单位】大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院,黑龙江大庆163413;大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院,黑龙江大庆163413
【正文语种】中文
【中图分类】TE921.2
【相关文献】
1.水平井专用液动旋冲工具研制与应用 [J], 侯圣;李玉海;万发明;赵毅
2.CQS型旋冲钻井工具的研制与试验 [J], 张汉林;拓伯民
3.液动旋冲工具的研制 [J], 郑瑞强
4.旋冲螺杆钻井工具研制与应用 [J], 王伟; 张士新; 郑瑞强; 侯圣; 谷玉堂; 王春华
5.水力旋冲钻井工具破岩影响因素模拟及应用 [J], 肖新磊
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扭力冲击器在大庆油田肇深17井的试验应用李欢欢;王玉玺;李秋杰【摘要】Drilling speed rising in deep wells has experienced with good effects in Daqing oilfield for many years and the new technologies were tested in 2012.TorkBuster torque compactor was introduced for testing in well Zhaoshen 17, the av-erage ROP was 4 m/h even up to 8m/pared to the conventional drilling in the same interval, at least 5 pipe trips and 5 working days were saved.The successful application of torque compactor in well Zhaoshen 17 could be a new ap-proach to drilling speed rising in Yingcheng group and the below formations in.% 大庆油田深井提速已经开展多年,取得了良好的效果,2012年不断试验提速新技术,在肇深17井试验引进TorkBuster扭力冲击器,取得了新进展,获得了较高的机械钻速。
扭力冲击器工作井段平均机械钻速达到4 m/h,最高达8 m/h,相同井段同比常规钻井节省起下钻至少5趟以上,节省周期13天。
与同区块肇深井比较,钻速有较大的提升。
扭力冲击器在肇深17井的试验成功,为大庆油田营城组及以下地层钻井提速提供了新途径。
【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】4页(P44-47)【关键词】扭力冲击器;钻井提速;PDC钻头;大庆油田;肇深17井【作者】李欢欢;王玉玺;李秋杰【作者单位】大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413;大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413;大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413【正文语种】中文【中图分类】TE242.7近年来，大庆油田开展了钻井提速提效专项技术攻关，随着空气钻井、复合钻进、钻头优选和防斜打快等技术的不断完善，钻井速度逐年提高。
2019年06月扭力冲击器在渤海某探井中的应用汤柏松1崔国杰1徐鲲1杨林朋2谭雨亭2（1.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津300459；2.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津300452）摘要：垦利某1井深部地层岩性复杂、可钻性差等因素是制约工程施工的主要因素，引入国内外较为先进的扭冲钻具来攻克潜山硬地层取得了很好的效果，为深层探井钻井提速积累了宝贵经验。
关键词：潜山地层；旋转防喷器；扭冲钻具；配套技术；作业效率1背景扭力冲击器以攻击性强、循环压耗小而著称[1]，该工具配合高强度PDC 钻头在硬、极硬地层钻进中效果突出，成为目前国内外深井硬地层破岩工具首选；其在垦利某1井成功应用有效地提高了机械钻速，降低作业成本，实现了垦利某1井复杂深部井段的成功钻探，为深层探井钻井提速积累了宝贵经验。
2钻探技术难点垦利某1井是一口部署在垦利某北构造的预探井，设计井深4110m 。
本井主要钻探目的是揭示下古生界和太古界潜山内幕含油气性；探索垦利某北构造潜山内幕地层层序。
本井6″井眼揭示下古生界和太古界潜山内幕含油气性。
寒武-奥陶系和太古界经历多期构造地质运动，地层岩屑较为复杂。
寒武-奥陶系以安山岩、玄武岩、英安岩、凝灰质泥岩等岩性为主，太古界界面为混合岩，根据测井资料显示3856m 至井底，地层密度高达3.4g/cm 3。
地层古老、致密、研磨性强、硬度高、机械钻速低。
3扭力冲击器应用效果3.1扭冲工具介绍在钻进过程中PDC 钻头的运动是极其无序的，包括横向、纵向和扭向的振动及这几种振动的组合。
钻遇硬地层时由于PDC 钻头上的扭力不足而出现暂时停顿，当钻柱上的扭力应力突然达到剪切破碎地层所需的扭矩时，则钻柱上积蓄的能量突然得到释放。
PDC 钻头的粘滑现象导致钻柱扭转振荡、钻进过程不稳定，不但容易造成复合切削片崩齿，也易使钻头松扣，诱发井下事故。
扭力冲击器是针对地层研磨性强，可钻性差，机械钻速低等技术难点研发的钻井技术，扭力冲击器给PDC 钻头的是一个高频、均匀的扭力冲击，顶驱提供给钻头径向剪切力，同时扭力冲击器给钻头施加一个径向剪切力，两种剪切力的叠加能有效破碎岩石，极大提高机械钻速，并能延长钻头寿命[2]。
旋冲振荡钻井提速工具的应用探讨摘要：随着我国科学技术的深入研究和开发，为了针对PDC钻头受力状态，提高硬质地层的机械钻速，解决PDC钻头在硬质地层出现的黏滑振动问题，对旋冲振荡钻孔提速工具进行了进一步的研究，这类工具是将高压钻井作为驱动介质，形成轴向冲击及扭转冲击。
此次针对旋冲振荡钻井提速工具的内部腔体钻井液压力分布进行了分析，总结了工具的冲击功、频率等性能参数，充分表明旋冲振荡钻井提速工具在双向冲击作业中产生的冲击载荷，会因为排量的增加而上升，旋冲振荡钻井提速工具具有提速减震的作用，在井段中使用将可以有效提高机械钻速，PDC钻头也不会发生崩齿问题。
关键词：旋冲振荡；钻井提速工具；应用引言石油是我们生活、生产等方面不可缺少的能源，随着时代的发展和进步，对石油能源的消耗不断提升，这也推动了我国石油行业的进一步发展，近些年石油行业勘探深度及钻井深度也在逐渐增加，井深从浅层逐渐转入深层，超深层，深部地层和浅层不同，地质条件相对比较复杂，岩石硬度颇高，其可钻性比较差，所以，对钻井提速方面有着极高的要求。
当前深部地层钻井存在较多问题，传统钻井方式一旦探入深层工作，深部硬地层中钻进机械钻速较差，导致钻具较易被损坏，需花费大量的起钻成本；当前高效破岩技术在深部地层使用效果差，导致钻头发生粘滑、钻头拖压等问题；采买国外先进的钻具技术需要投入大量的成本，工具维护方面存在较大难度。
相关数据表明，西南地区等油气田钻高研磨性地层在总钻井深度中达到三分之一，是全井耗费的钻井时间的百分之七十。
旋转冲击钻具提速工具本身的工作特性目前被广泛的运用于石油行业当中。
一、工作原理旋冲钻井技术以旋转钻井为前提，提升一个自激振荡式旋转冲击钻井工具形成的高频冲击作用，让钻头承受周期性的冲击载荷辅助破岩。
自激振荡器及冲击传递杆是旋冲短节的主要部件，辅助破岩的方式主要为下面几种。
首先，机械冲击。
钻头能够直接连接旋冲短节，钻井液流经内部自激振荡器，产生水力脉冲冲击传递杆上产生作用，形成低幅高频机械冲击力传递到钻头，给钻头增加冲击力为5-20kN、40Hz，让钻头破岩效果得到有效提升。
旋冲振荡钻井提速工具的研制与应用摘要：目前，我国是科学技术快速发展的新时期，针对PDC钻头在硬质地层出现的黏滑振动问题，为改善PDC钻头受力状态，提高硬质地层的机械钻速，研制了旋冲振荡钻井提速工具。
该工具以高压钻井液为驱动介质，能同时产生轴向冲击和扭转冲击。
文中对工具的结构与原理进行了阐述，分析了工具内部腔体钻井液压力分布，计算得到了工具的冲击频率、冲击功等性能参数。
室内实验结果表明：旋冲振荡钻井提速工具能实现轴向和扭转相耦合的冲击载荷，工具冲击频率和压降随着排量的增大而增大。
现场试验结果表明：该工具能够实现提速减振效果，应用井段平均机械钻速提高了59.46%~84.33%，PDC钻头未出现崩齿现象。
关键词：机械钻速；旋冲振荡；轴向冲击；扭转冲击；现场应用引言近年来，随着我国石油行业勘探深度和钻井深度的不断增加，井深由浅层逐渐向深层、超深层延伸，深部地层具有地质条件复杂，岩石硬度高，可钻性差的特点，严重制约了钻井提速的需求。
目前深部地层钻井仍存在着以下难题，一是传统钻井方式在深部硬底层中钻进时机械钻速不高，并且钻具极易损坏，增加了额外的起钻成本；二是国内现有高效破岩技术在深部地层中应用效果不好，并且极易产生钻头粘滑、振动、钻头脱压等问题；三是购买国外先进钻井技术花费巨大，并且工具维护较为困难。
资料显示，在玉门、西南地区等油气田钻遇的高研磨性地层能占到总钻井深度的三分之一，所耗费的钻井时间可达到全井耗时的70%。
旋转冲击钻井提速工具由于其特有的优点，被越来越多专家学者所重视。
1工作原理旋冲钻井技术是在旋转钻井的基础上，增加一个自激振荡式旋转冲击钻井工具（旋冲短节）产生的高频冲击作用，使钻头承受周期性的冲击载荷辅助破岩。
旋冲短节的核心部件是自激振荡器和冲击传递杆，辅助破岩主要有两种方式。
（1）机械冲击：钻头可以直接与旋冲短节相连，钻井液高速流经内部的自激振荡器，形成水力脉冲作用于冲击传递杆，产生低幅高频机械冲击力传递至钻头，对钻头施加5~20kN、40Hz左右的冲击力，提高钻头破岩效果。
