扭力冲击器在A超深井钻井提速中的应用

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。

扭转冲击钻井稳态钻进动力学特性及现场应用李思琪;毕福庆;李玮;赵欢;李显义【摘要】为了解决PDC钻头在深井钻进时出现的黏滑效应问题,提出扭转冲击钻井提速技术.保持该技术在稳定的工作状态是提速的关键.为研究扭转冲击钻井稳态钻进时的动力学特性,基于振动学理论,建立考虑钻杆能量耗散的扭转冲击钻井系统力学模型,基于稳态钻进条件对力学模型求解,分析模型特征参数对冲击系统动力学特性的影响规律,最后通过扭转冲击工具的现场应用实例进一步验证扭转冲击钻井稳态钻进的提速效果.结果表明:高钻压低转速配合优选的PDC钻头有利于扭转冲击钻井稳态钻进;钻柱的阻尼和刚度分别有利于扭转切削运动和轴向钻进运动;钻头与岩石相互作用特征参数对扭转冲击钻井稳态钻进影响不明显.文安M井应用实例表明扭转冲击钻井稳态钻进可减缓PDC钻头磨损、显著提高机械钻速.【期刊名称】《中国石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(043)002【总页数】8页(P97-104)【关键词】钻井;PDC钻头;动力学特性;稳态钻进;钻速;现场应用【作者】李思琪;毕福庆;李玮;赵欢;李显义【作者单位】东北石油大学石油工程学院,黑龙江大庆163318;中国石油大庆油田第五采油厂,黑龙江大庆163513;东北石油大学石油工程学院,黑龙江大庆163318;东北石油大学石油工程学院,黑龙江大庆163318;中国石油钻井工程技术研究院,北京102206【正文语种】中文【中图分类】TE21扭转冲击钻井技术作为一种新兴的钻井提速技术可以解决当前深部地层钻井时钻头寿命短、钻进效率低等难题[1],实现延长钻头寿命、提高机械钻速的目的[2-3]。

目前有关扭转冲击钻井技术的研究一方面集中于PDC钻头扭转切削破岩机制[4-6],一方面集中于可以实现扭转冲击作用的辅助破岩工具的设计和研发[7-9],此外,还有一部分关于扭转冲击钻井钻柱动力学特性开展[10-11]。

然而,现有的关于扭转冲击钻井动力学特性的研究主要针对非稳态钻进条件下开展[12-13],而扭转冲击钻井技术的核心是通过辅助破岩工具使常规的旋转钻井长期处于稳定钻井状态,因此稳态钻进时扭转冲击钻井的动力学特性也不可忽略。

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。

Ⅱ型扭力冲击钻井提速工具的开发应用张克明;张昕;伊明;王伟罡;张胜鹏;李富强;王锋【摘要】青海油田尖顶山具有地质构造复杂、地层可钻性差的特点,其中基岩段的岩石可钻性可以达到9～10级,导致该区块机械钻速低,钻具寿命短,这一情况一直制约着该区块钻井提速.针对上述问题,西部钻探钻井工程技术研究院自主研发了Ⅱ型扭力冲击钻井提速工具(简称Ⅱ型扭冲)以及相配套的PDC钻头.青海油田尖北1～4井基岩段的钻井过程中使用了Ⅱ型扭冲,机械钻速获得了重大突破,机械钻速较钻井设计提高了2.85倍,较使用螺杆+PDC钻头的尖探1井同层段钻速最大提高3.71倍,相比较尖探1井基岩段的钻井过程减少了5次起下钻趟数,显著的解决了尖北区块基岩层钻速低,钻头寿命短的问题.Ⅱ型扭冲+PDC钻头的配套提速技术为青海油田基岩钻井提速提效提供了新的技术途径.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2019(032)004【总页数】4页(P118-120,123)【关键词】扭冲工具;尖北区块;机械钻速;PDC钻头【作者】张克明;张昕;伊明;王伟罡;张胜鹏;李富强;王锋【作者单位】西部钻探钻井工程技术研究院,新疆乌鲁木齐 830001;西部钻探钻井工程技术研究院,新疆乌鲁木齐 830001;西部钻探钻井工程技术研究院,新疆乌鲁木齐 830001;西部钻探钻井工程技术研究院,新疆乌鲁木齐 830001;西部钻探钻井工程技术研究院,新疆乌鲁木齐 830001;西部钻探钻井工程技术研究院,新疆乌鲁木齐 830001;青海油田分公司勘探事业部,青海花土沟 816400【正文语种】中文【中图分类】TE9210 引言随我国油气勘探开发，钻井深度逐渐由浅层向深层延伸，岩石可钻性越来越差[1-2]。

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地层中钻进时机械钻速不高，并且钻具极易容易损坏，增加了额外的起钻成本；二是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[3-4]。

旋冲钻井技术在石油钻井中的运用2.辽宁省石油化工规划设计院有限公司，辽宁沈阳1100003.渤海钻探工程有限公司工程技术研究院，天津300450摘要：随着近些年社会发展对于石油需求量的不断增加，在石油开采中对于钻井技术也提出了更高的要求，旋冲钻井技术在石油钻井中的应用能够有效提升开采效率。

基于此，本文就石油钻井中旋冲钻井技术的具体应用及其前景进行了分析，仅供参考。

关键词：旋冲钻井技术；石油钻井；应用石油是现代社会发展的重要能源，石油经过开采、提炼之后能够生产处航空汽油、汽车汽油、航空煤油、柴油等，这些产物不但能够作为燃料使用，同时还能够广泛的运用到塑料生产以及基础建设等领域。

因此，石油需求量越来越大。

随着浅表油层的开采步入尾声，在深层储油层的开采过程中，连续且坚硬的岩层是钻井阶段最大的阻碍。

旋冲钻井技术在钻头旋转运动的同时采用气动或液压的形式推动钻头向下运动，在保护钻头的同时，提升了岩层破碎效果。

不同于研磨破碎，冲击加研磨的形式能够有效破坏岩层的整体结构，为油田的开采缩短准备时间。

1．旋冲钻井技术的实际应用关于冲击钻的使用最早可以追溯到20 世纪初，旋冲钻井技术有效弥补了旋转钻头和冲击钻头的不足，解决了两种钻井设备来回切换的问题。

自问世以来，旋冲砖井设备在各行各业得到了广泛的运用。

尤其是在坚硬物质的破拆过程中成效突出。

目前，在石油开采过程中，旋冲钻井设备主要有两种动力形式，分别为气动和液压两种。

以上两者均具备清洁度高、能耗低、原料获取简单等特点。

以下将分别就气动和液压控制的旋冲钻井设备进行详细介绍。

1.1气动旋冲钻井设备相比于液压旋冲钻井设备而言，气动旋冲钻井设备问世时间更早。

早在20 世纪中期，气动旋冲钻井设备就已经被广泛的应用到钻井中来。

利用压缩空气产生巨大的气压，以活塞的形式将位于钻头初出的冲击器向下冲击，随后，剩余的空气有能够使活塞向上复位。

相比于液压装置而言，气动控制的旋冲设备动力更加强劲，冲击力度能够随气压大小的变化而不断改变。

旋冲钻井技术在石油钻井中的应用摘要：随着我国经济建设规模不断扩大，生产生活水平的不断提高，对能源资源特别是石油资源的需求量急剧增加，因此对国内石油资源的开采有着极为紧迫的需求。

但石油资源分布不均以及石油存储量过小等问题都制约着我国石油开采技术的进步与能源供应量的提高。

为了降低石油开采难度，促进石油开采效率提高，有必要促进我国石油开采技术水平提升。

关键词：旋冲钻井，；石油钻井；技术应用一、技术原理简述（一）旋冲钻井技术原理任何一项技术的实施，都有着自己的技术原理。

加强对技术原理的分析，能更好地在实际工程中加强应用。

就旋冲钻井技术而言，在石油钻井工程中应用时，其技术原理如下：主要是结合常规的旋转钻井技术的前提下，通过在钻头顶部位置安装冲击器，并采取不同的动力源（目前主要是液动和气动两种）将其带动之后，形成频率很高的冲击力，并向冲击器不断地施加压力，并传递到前端的钻头，这样在钻头快速旋转的同时达到冲击钻井的效果。

（二）冲击器的技术原理冲击器在整个旋冲钻井技术施工中作为最为主要的部件，包含了配水、防回水、冲击和传递等部件。

冲击器在运行过程中，首先是钻井液流或者气流进入冲击器之后，再从配水阀通过之后，从冲锤的上端经过，形成分流作用，最后达到冲锤头水槽中。

由于流道被封死，钻井液的液体回收到堵塞而形成水击，当液体压强升高时，其冲锤就会形成快速运动趋势，在一定高度之后，其原来的通道就会关闭，并从下接头中流出，借助冲锤的惯性连续运动，在水击之后，就能确保在配水阀和冲锤的作用下快速下行。

液压和上阀套互相作用之后，将与钻头发生碰撞，且这样的冲击过程会周而复始进行。

（一）通过冲击器实现钻头对岩石的冲压，并在钻头本身旋转运动的带动下使岩石破碎，在岩石硬度较高，难以破碎的情况下，通常使用体积破碎法，而不是传统的研磨破碎法，这种方式能够有效提高冲钻效率，降低对钻头的损耗，节省人力物力。

（二）旋冲钻井技术利用高频冲击破碎的方式，时间短，使得岩石在极短破碎时间内不会产生岩性变化，同时钻头稳固性极高，一般不会产生偏斜力矩的情况，可以形成有利的井眼规则，保证钻井工作质量。

旋转冲击钻井提速装置的研制与应用张昕;乔东宇;王新;王新东;李富强;赵益书;唐顺东;汤历平;徐小喧【期刊名称】《钻采工艺》【年(卷),期】2022(45)5【摘要】螺杆钻具配合PDC钻头钻井技术广泛应用于深部地层的钻进中,该钻井方式中钻头主要采用剪切破岩方式,对研磨性地层效果不佳。

深部研磨性地层岩石强度高、研磨性强,钻齿常无法有效地吃入地层,机械钻速普遍较低。

针对这一难题,研制了旋转冲击钻井提速装置,用于在常规钻井方式的基础上对钻头施加高幅低频的轴向冲击载荷。

旋转冲击一方面在对岩石冲击后形成破碎坑便于钻齿吃入,另一方面对钻头施加周期性的钻压,改善钻头的破岩状态并大幅提高机械钻速。

在给出旋转冲击钻井提速装置结构与工作原理的基础上,开展了冲击频率、冲击力、冲击功和关键零件强度等计算,分析表明所设计结构满足现场对复合钻进的要求。

该装置在玉门油田鸭西区块进行了现场测试,将PDC钻头与旋转冲击结合的钻进和同一井上趟钻的PDC钻头与螺杆钻具的钻进对比,结果表明采用旋转冲击时机械钻速提高113%。

【总页数】6页(P106-111)【作者】张昕;乔东宇;王新;王新东;李富强;赵益书;唐顺东;汤历平;徐小喧【作者单位】中国石油集团西部钻探工程有限公司工程技术研究院;新疆大学机电工程学院;中国石油集团西部钻探工程有限公司工程处;中国石油集团川庆钻探工程有限公司安全环保质量监督检测研究院;西南石油大学机电工程学院【正文语种】中文【中图分类】TE2【相关文献】1.钻井液力冲击提速工具的研制2.三维振动冲击器钻井提速工具研制与现场试验3.弹簧蓄能激发式旋转冲击钻井装置的研制4.机械式旋转冲击钻井提速工具应用研究5.机械式旋转冲击钻井工具研制及试验因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。