新型提速工具在石油钻井中的应用与实践研究

摘 要：油田的石油钻井工作是系统性的，对人财物的消耗量也非常大。为了降低石油钻井的成本，就要采用新的工艺技术，以提高石油钻井的速度。随着石油钻井工艺的发展，新型提速工具应运而生。本论文针对新型提速工具在石油钻井中的应用与实践进行研究。

关键词：石油钻井；新型提速工具；应用；实践

石油钻井工艺技术的快速发展，包括高压喷射技术和复合钻井技术都得以广泛应用，并获得良好的成果。但是，在钻井中，这些技术都不可避免地会被地面设备局限，泵压提高的幅度不会很大。如果采用超高压钻井，就需要大量的资金投入，人力成本和物力成本都会有所提高，影响油田的经济效益。油田勘探新技术不断地被研究开发出来，新型提速工具受到了关注，可以有效地加快钻井速度。特别是目前深井的数量逐渐增多，新型提速工具就会切实地发挥作用。

1 钻井提速的过程中所存在的问题以及需要采取的解决策略

无论是定向井的钻进，还是丛式井的钻进，为了避免MWD仪器信号的干扰，就要使用提速工具。在不需要对机泵设备进行更换的情况下，就需要提升机泵的运行功率，使得钻头喷嘴射流所产生的冲击力有所增加。射流产生较强的脉冲效应，钻井井底的流场就会有所改善，钻头在钻进的过程中提高效率。对于钻井的斜度和钻井的方位进行调整的过程中，使用聚晶金刚石复合片钻头的过程中就要让工具面保持稳定，使得滑动钻进的进尺相应地减少。钻井的事故发生率和钻具的事故发生率保持不增加的情况下，将井下的水压充分利用起来，就可以使得钻头对岩石产生非常大的打击力。如果是水平井或者是斜度非常大的井，要增加水的冲击力，就要使用水力加压器。如果井很深，其中有硬地层，可以使用自激式水力旋转冲击工具。丛式井和定向井的造斜点处于上部位置，就要使用可以调节频率的脉冲工具，能够对不同的石油钻井类型，油井中的不同层段环境都可以适应。在丛式井、定向井，以及斜度非常大、位移非常大的油井中，使用提速工具可以获得良好的效果。

2 对新型提速工具进行试验应用的情况

2.1 水力加压器的试验应用情况

水力加压器的构成上包括三个部分，即缸体、芯轴和活塞，钻具是由缸体连接的，缸体内的活塞和扭矩在滑动的过程中，也需要钻具发挥传动的作用。芯轴的上部与活塞连接，下部与钻头连接，使用钻具可以将钻井液压力向钻头传递。当启动泵进行泥浆循环的时候，钻具中的流体在活塞端面上作用，就会形成对活塞的推力，对活塞向下推动。心轴与活塞连接，就可以向钻头施加推理。当钻头与钻井的井底接触之后，这种推力即为钻压。

在使用钻具的时候，对于钻头的压力需要增加。原有的刚性加压钻进是机械式的，通过运用水力就可以进行柔性加压推进钻具钻进。在钻具重力的作用下，定向井和水平井就必然会受到影响。钻头在浮力、分力以及摩擦力的影响下，就会使得钻压保持稳定，定向造斜中所存在的“托压”问题予以解决。钻具运行中使用水力加压器可以保持平稳状态，由此避免产生跳钻的现象，能够获得良好的减震效果，也可以降低钻头的损坏率，钻头和钻具的寿命得以延长。

2.2 自激振荡式旋转冲击钻井工具的试验应用情况

自激振荡式旋冲工具是提速工具，由沖击传递杆与自激振荡器构成，将机械冲击钻井技术与水力脉冲相结合。钻井液高速度流动，经过自激振荡器就会产生脉冲，对传递杆产生冲击力，向钻头传递。由于这种冲击力频率高、幅度低，就可以使得冲击力增加5hN，大约为40赫兹。钻头可以提高破岩效果，当脉冲作用下向井底射流的时候，就能够将井底冲洗干净。井底的岩石受力情况得以改善，岩石就不容易遭到破坏。

水力元件工具运行中钻头所产生的冲击力频率高、振幅很小，对钻头具有很强的适应性，对底层也有非常强的适应能力。对自激振荡式水力元件进行优化，对水力脉冲进行调制，对钻头产生冲击力，由此所产生的能量具有很高的利用率。由于工具设计结构比较简单，压力损耗相对较小，运行具有很强的安全稳定性，就可以在长井段钻进，且保证钻进的安全。

在具体的应用中，就是在西41-4X井处的增斜段2140米至2765米之间使用自激振荡式旋转冲击钻井工具，试验进尺为435米，机械运转的平均速度为每小时14.52米。从实验井的情况来看，包括井深的结构、地层以及造斜点所在位置与附近的油井存在着相似性，所使用的钻头也是一致的。钻井工具的运转速度提高了58.21%。可见，自激振荡式旋转冲击钻井工具具有良好的提速性能。

2.3 频率可调脉冲工具的试验应用情况

频率可调脉冲工具的构成上包括工具本体、脉冲调制系统、涡轮动力系统、脉冲谐振放大系统。其中，涡轮动力系统在运行的过程中，钻井液的动能就会向旋转机械能转换，对中心轴起到了带动作用。脉冲调制系统的流动是间歇性的，改变了原有的连续流动状态。随着脉冲谐振腔逐渐放大，而频率保持恒定，幅值就会有所增加，脉冲射流所具备的破岩能力也有所提升。

在具体的应用中，46-61X井试验井段的340米至2026米处的机械运转速度为每小时46.87米。从实验井的情况来看，包括井深的结构、地层以及造斜点所在位置与附近的油井存在着相似性，所使用的钻头也是一致的。钻井工具的运转速度提高了59.24%。可见，自激振荡式旋转冲击钻井工具具有良好的提速性能。

3 结束语

综上所述，石油是关乎到国家发展的重要能源。科技的发展，在石油开采中就要积极地采用新工艺技术。要做好石油勘探工作和石油挖掘工作，就要对钻井提速技术有效应用，以促进中国石油技术的快速发展。