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冲击旋转钻井技术在石油钻井中的应用研究

陈涛

中石化华北石油工程有限公司河南钻井分公司,河南省南阳市,473000

摘要: 随着我国经济实力的不断提升,人们对于资源的需求越来越高。我国对于石油资源的开采,受到了很多开采技术方面的局限性。近些年,随着科学技术水平的提高,我国石油企业结合先进的科学技术来深入研究开采石油的技术,冲击旋转钻井技术主要是利用先进的冲击旋转技术来开采石油,可以提高整个钻井工作的效率以及质量,从而保证石油资源的开采以及生产过程的顺利进行。本文主要是从冲击旋转钻井设备的相关原理,技术特点,应用领域以及发展前景等多个角度进行分析和研究。
关键词: 冲击旋转钻井技术;石油开采;应用
DOI:10.12721/ccn.2022.158123
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引言:我国经济的发展离不开石油资源的开采,随着人们对于石油资源的需求增加,石油开采的技术以及成本也相应的增加,因此,石油企业试图通过改进自身的技术来降低成本,从而增加企业的经济效益。为了满足市场对于石油资源以及相关产品的需求,石油企业在努力研发新的钻井技术,而冲击旋转钻井技术则是一种目前最为先进的,也是应用领域最广泛的钻井技术,它能够有效的提升石油开采的开采效率以及技术。所以,我国众多石油企业都在研究如何将先进的钻井技术具体融入到石油开采过程中。

一、冲击旋转钻井设备的工作原理

工作人员在进行石油开采工作的时候,会通过冲击器来进行钻井的工作,而这种冲击器主要是由配水机构、防回水机构、冲击机构以及传递机构构成。各个机构有不同的作用,它们之间各司其职,又相互影响从而推动钻井技术的实施。配水机构主要主要起到钻井工作的准备作用,配水机构主要是由接头、外壳、配水阀等部分组成。防水机构则是利用冲击作用,通过冲击作用产生钻井的能力,从而推动冲击器的运作。冲击结构则是通过冲击的作用来实现冲击器的运转,冲击机构则是由铁砧、冲锤等部分组成。最后一个是传递机构,主要是通过冲锤冲击载荷和冲击器钻柱传送的扭矩为钻井打通冲击通道。工作人员利用冲击器进行工作时,主要是利用钻井液流进冲击器中,再通过配水阀,流经冲锤上端,并产生分流作用[1],最后到达冲锤头的水槽中[2]。与此同时,钻井的流道被堵住,钻井中的液体因为堵塞而产生冲击力,当液体的压强升高,冲锤快速运转一直到一定的标准之后就会关闭原来的通道,导致液体从下接头流出。冲击器内的冲锤主要是利用惯性作用在运转,与铁砧发生碰撞,以此周而复始的实现冲击过程。

二、旋转冲击钻井技术的特点

工作人员在利用冲击器进行钻井的时候,采用旋转冲击钻井技术。旋转冲击钻井技术是在普通钻井技术的基础上,又添加了冲击器的新功能。在具体的施工过程中,冲击器一般是放在石油井底的上面,也可以放在岩心管的上面。冲击器处于动力机械,动力机械的运转是利用高压气体和钻井液的共同作用而推动钻井工作的运行[3]。但是在具体的工作中,如果冲击器撞击到了钻头会导致岩石被击碎。

旋转冲击钻井技术被广泛应用到了石油资源的开采工作中,主要是因为旋转冲击钻井技术和石油的开采性质相结合,具体包括以下四个个方面的特点[4],首先,旋转冲击钻井技术改变了传统钻井技术靠研磨破碎来钻井的弊端,提高了冲击器的钻井工作效率。其次,旋转冲击钻井技术可以减少钻井过程中对钻头的摩擦,使钻头可以使用更长久。再者,工作人员利用冲击技术进行钻井工作,高频率的工作会提高施工的质量。最后,利用冲击器进行钻井工作时钻压和钻速都比较稳定。

三、旋转冲击钻井技术的具体用途

(一)气动旋转冲击钻井技术

气动旋转冲击的钻井技术主要是利用冲器将气能转化成为动能,这种技术非常适用于采矿业当中。气动旋转钻井冲击器主要包括有阀门和没有阀门这两种,这两中冲击器最主要的区别时配气机构的阀片是否能够控制压缩空气。气动旋转钻井冲击器由于介质密度比较低,因此更容易打碎岩石,而且气动旋转钻井冲击器的钻井效率高,不会针对同一个地方反复冲击。

(二)液动旋转冲击钻井技术

液动旋转冲击钻井技术是利用钻井的液体作为介质从而产生动力,主要针对的是深孔质地硬的地方进行钻井工作。液动冲击器的介质主要分为水力和高压油这两种,在我国石油开采工作中钻井主要是以水力为介质进行驱动的。这种冲击器的主要特点消耗燃料比较少,而且对于各种能量的利用高,可操作性强,在我国的石油钻井工作中具有非常强的应用效果[5]。我国的石油企业为了提高开采石油的工作效率,提升液动旋转冲击钻井技术,发明了各种冲击机械,而且减轻了各种复杂部件造成的操作困难,在具体应用的过程中,不会受到周围压强的影响。

四、旋转冲击钻井技术在石油开采中的优势

旋转冲击技术在石油开采工作中不仅可以提高钻井工作的效率还能够延长冲击器的使用寿命。总体来看,旋转钻井技术在石油开采的过程中可以发挥以下的作用,首先旋转冲击技术可以加强冲击岩石的效果,其次,旋转冲击技术可以延长钻头的使用时间,在具体的钻井工作中,旋转冲击技术产生的钻压小,冲击的速度快,因而可以降低钻头在钻井工作中的磨损。再者,旋转冲击技术可以提升钻井的工作状态,从而增强钻井的质量,并且可以通过高速运动的水流对钻井的井底进行清洁,保证钻井井底的整洁。最后,旋转冲击技术符合国家对于钻井工作的各项要求以及标准,具有高水平的抗压能力,并且通过钻井接头的紧密连接提高其密封性的特点。

五、旋转冲击钻井技术的发展前途

当前,我国石油企业为了提高石油的开采效率,技术人员加强对于钻井技术的学习以及分析。旋转冲击钻井的冲击器根据具体的结构可以分为多种机器类型,并且各个产品的功能和技术都有所不同,针对于不同的工作有不同的应用效果。在我国石油资源的开采工作中,技术人员可以通过机器的研发来提高冲击器的工作效率,并且降低冲击器的磨损,增强其使用周期。在具体的应用过程中,石油企业为了满足市场对于石油的需求,对石油开采、以及钻井技术进行深入的学习以及研发,将冲击器的结构、功能以及各方面参数控制在国家规定的范围内,在保证质量的基础上进行各方面的调整以及各种完善工作,利用科学计算方法来提高钻井的效率以及质量。除此之外,技术人员可以利用先进的科学技术简化钻井的冲击设备,减少一些复杂的零部件,例如可以对钻井的钻头进行优化和改进,增加钻井设备中钻头的种类,从而提升旋转冲击钻井技术的推广,加强其应用效果。

结束语

石油企业的技术人员结合我国石油资源开采的实际情况以及科学技术的发展,不断提高钻井的技术以及质量。本文主要是先对冲击器设备的部件进行分析,从冲击器的相关原理进行分析,通过优化部件的方式来提高冲击器的钻井效率。接着技术人员利用先进的科学技术提升冲击器的技术力量,通过扩大旋转冲击技术的应用范围来提高冲击器的钻井效率,保证石油开采工作的顺利进行。希望通过加强旋转冲击技术的应用范围而促进我国石油开采行业的发展。

参考文献

[1] 王东.液动冲击旋转钻井技术在石油钻井中的应用[J].中国新技术新产品,2022(02):77-79.DOI:10.13612/j.cnki.cntp.2022.02.016.

[2] 宋文.旋转冲击钻井技术在石油中的应用分析[J].粘接,2021,46(04):138-141+165.

[3] 杜坤.冲击旋转钻井技术在石油钻井中的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(04):193-194.

[4] 刘云飞,孙炳煜.分析石油钻井中冲击旋转钻井技术的应用[J].化工设计通讯,2018,44(09):246-247.

[5] 张文敏.旋转冲击钻井技术在石油钻井中的应用[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2017(07):193-194.