石油钻井工程中液动冲击器的性能参数测试-断块油气田.pdf

　断　　块　　油　　气　　田 第 11 卷第 3 期　　　　　　　　　　　　　　　　FAULTBLOCK OIL GAS FIELD 　　　　　　　　　　　　　　　　2004 年 5 月 石油钻井工程中液动冲击器的性能参数测试 1 2 1 1 祝效华 　李红岩 　刘清友 　童　华 ( 1 西南石油学院　2 中原石油勘探局钻井二公司) 　　摘 　要 　简述了旋冲钻井技术的特点 ,介绍了液动冲击器的工作机理及其性能参数测试 在冲击器研制、改进和性能评定中的重要作用 ,总结了目前已有的液动冲击器试验台架和测试 工作 ,并给出了应将室内实验、现场测试和计算机仿真相结合开展性能参数测试的建议。 关键词 　旋冲钻井 　冲击器 　性能测试 　试验装置 　计算机仿真 1 　旋冲钻井技术 井成本 ;解决深井中比载荷不足和与岩石接触时 间短的矛盾 , 降低钻压 ,减少钻具损坏 ,提高井身 旋冲钻井是近年来在石油工业中逐渐兴起的 质量 ,有效提高深井硬地层的钻进效率 ;冲击器的 一种钻井技术 ,一直成功应用于地层相对较浅的 特殊结构使钻井液由连续流变为高压脉冲射流 , 固体矿物勘探开发中 ,鉴于它可以有效地提高深 高压脉冲射流对井底垫层和岩屑的反复、突发冲 井硬地层的钻进效率 , 因此受到石油天然气勘探 刷有利于消除岩屑压持效应 ,改善了喷射效果 ; 以 开发者的广泛关注。 低于常规旋转钻井的钻压钻进 ,降低了功率消耗 , 简单地说 ,旋冲钻井技术就是在常规旋转钻 在不增加任何设备的情况下提高了钻深能力 ;一 井工艺中 ,在不增加其它地面设备的情况下 ,在钻 次冲击侵入深度大 ,冲击造成的大体积破碎减小 头的上面和钻铤的下面安装与钻铤直径大致相当 了旋转剪切阻力矩 ,有利于防止井斜 ,而且大块体 的冲击器 ,并且在钻进过程中 ,跟随上部钻柱转动 积破碎有利于地质录井。 的冲击器带动钻头旋转的同时 ,利用上部钻井液 的流动能量使冲击器本身产生周期的向下作用在 2 　液动冲击器及其性能参数测试 钻头上的冲击力 ,从而加速破碎岩石。 人们致力于旋冲钻井技术在石油工业中的应 由岩石力学特性可知,岩石的破坏与外载荷 用研究已经走过了几十年的历程[1 ,5 ] 。而如何提 的大小和作用速度有关 ,作用时间较短的冲击载 高已有冲击器的工作寿命和研制开发新型冲击器 荷可以使岩石由塑性体变为脆性体 ,冲击作用时 , 一直是研究热点 ,也是液动冲旋技术能否在石油 冲击点的作用力还来不及重新分配 ,应力便很快 工业中成功应用的关键。至今已研制了多种类型 接近或超过岩石的强度极限 ,产生微裂隙 , 同时岩 的冲击器 ,主要包括如下 : 阀式正作用冲击器、阀 石中裂隙进一步扩展 ,岩石整体强度降低 ,易形成 ( 式反作用冲击器、阀式双作用冲击器 含活阀式和 体积破碎。旋冲钻进过程中 ,钻头除冲击岩石外 , ) 节流式 、气动冲击器、机械式冲击器、射吸式冲击 还有切削破岩的作用 , 即旋转剪切