對液動沖擊鉆井技術的分析范文

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摘要：文章以目前對沖擊鉆井技術使用情況為依據,分析其技術特征與發展現狀,展望其今后的未來,希望能夠幫助更多的人了解到這項技術。

關鍵詞：液動沖擊鉆井技術;現狀;未來展望

0前言

與傳統鉆井技術相對比,在進行硬質地質鉆井時,液動沖擊鉆井技術有著鉆井成本低、鉆井效率高、鉆井速度快的優勢。所以有必要加強對液動沖擊鉆井技術研究,包括其特點與應用現狀。這對推動鉆井行業可持續發展來說意義深遠、重大。

1液動沖擊鉆井技術特點

與普通鉆井技術對比液動沖擊鉆井技術有著更高的鉆速。據資料顯示該技術鉆速為傳統鉆井鉆速的7.3倍[1]。所以該技術在面對硬質類型的地層時,比如花崗巖、石灰巖時,該技術有著更高的鉆井效率。利用高速鉆頭完成地質鉆井。由于鉆機強度較高,所以有著比較突出的工作效率。當然在其強大的鉆井效率支持下,鉆井成本也得到了有效控制。此外該技術還有以下幾點優勢。首先是在鉆速穩定的條件下,該技術壓力通常比較小。因此并不會產生過大的鉆柱壓力,能夠有效延長鉆柱使用壽命。其次在應用這種鉆井方法時,因和巖石接觸時間比較短。通常只有鉆井時間的1%至2%[2]。所以不會對鉆頭造成過大的損傷,可以有效延長鉆頭壽命。最后該技術從字面意思就能夠明白,這種技術主要是破壞巖層,因此并不需要考慮鉆井眼傾斜角,井斜角非常容易控制,這對改善鉆井情況、井眼情況有著非常突出的幫助作用。

2液動沖擊鉆井技術現狀

2.1射吸沖擊器

為應對4000至5000米鉆井要求,我國西安石油大學積極研發,研制出了能夠應對這一深度鉆井要求的射吸沖擊器。這種設備在使用過程中,能夠有效利用鉆井液噴嘴卷吸,結合閥控液完成系統位移反饋控制,實現活塞與閥的交變壓力差。將壓力差作為動力實現活塞的反復運動,產生能量。當然需強調的是這種沖擊能量輸出實際上不僅僅只有這一種方式,除去沖擊能量外,振動能量也是它的能量輸出方法。西安石油大學教授結合流體動力學研究了射吸沖擊器流場數值,得知了沖擊器速度、壓力具體情況,分析了不同受力面實際受力情況。從結果可以得知,沖擊器與排量為正比關系。為了提高沖擊器工作效率可以應用圓錐噴嘴。這種噴嘴有著更好的射流效果。沖擊頻率和射程為反比關系,沖擊功和沖錘末速度為正比關系。

2.2射流沖擊器

吉林大學早在上個世紀的七十年代就已經展開了對這項技術的研究,在實踐的過程中取得了喜人的成績,有著獨立知識產權。實驗中所用射流沖擊器型號是YSC-178,其控制元件為雙穩射流元件[3]。隨后在上個世紀末我國科研人員將這一設備應用于鉆井實驗。在實驗中將實驗深度控制在2500米,時間為70h,轉速為3.1m/h。從該數據不難看出,該設備的鉆進效率非常高。此外在隨后的實驗結果中也發現,該設備元件的沖蝕情況比較突出。甚至有一側信號道出現了堵塞問題。隨后在三輪實踐中,該設備最高深度到達地下2600米,入井時間達到了84小時。在和牙輪鉆頭的配合使用過程中,能夠有效鉆取砂巖類地質,鉆速獲得了飛躍成長。和牙輪鉆機相比,該方法鉆速實現了170%的增長。結束試驗后立刻根據實驗問題,改造了沖擊器,改善了沖擊器沖程。隨后在結束改造后,該設備的沖擊功實現了進一步加強,沖擊功達到了346.45J。

2.3閥式沖擊器

除了上面的鉆井技術以外,閥式沖擊器同樣是比較常見的技術類型。該技術由大慶石油研究所設計,是一種閥式作用類型的液力沖擊器。XC-82這種類型沖擊器的排量為0.1至0.353•min-1。壓力為1.3至3.7MPa最高沖擊頻率為1.8Hz,沖擊功為132J。該技術的最大優點和特征便是摩擦阻力比較小,且有著較長的使用壽命。可靠、穩定的活塞環密封為其營造了良好的工作環境。另外這種沖擊器本身零部件較少、構造非常簡單,所以維護非常簡單。最后這種沖擊器的沖計量比較高,最高數值能夠達到132J。

3液動沖擊鉆井技術展望

與傳統鉆井技術相比較,液動沖擊鉆井技術的優勢非常突出,在采礦領域、地質勘探領域中都有所應用,且效果非常顯著。不過以鉆井行業未來發展情況來看,雖然該技術在數十年的發展過程中,其本身的能力得到了有效的進步。豐富多樣的形式能夠應對各種各樣的環境。只要合理的選擇沖擊器就能夠獲得良好的社會效益與經濟效益。不過該技術所用沖擊器大多需要面對非常惡劣的工作環境,為了最大化該技術的使用效果,就必須做好壽命問題的控制,降低鉆井整體成本。未來該技術的研究方向為提高沖擊功與使用壽命。做到鉆頭與系統的完美配合,擴大其應用范圍,提高其使用效益。

4結語

結合本文的分析可以得知,當前液動沖擊鉆井技術技術有著比較巨大的優勢,在面對硬質地質的鉆井需求時,能夠很好解決速度慢問題。不過其本身的缺陷與問題仍舊比較突出,比如穩定性差、壽命短等。這些問題會限制鉆井技術的應用。為此有必要加強對該技術的研究,了解其本質特性。這對推動我國鉆井事業發展而言具有重要意義。

參考文獻:

[1]李衛國.液動沖擊鉆井技術發展與應用現狀[J].化工管理,2018,(31):164-165.

[2]潘冬興.石油鉆井中旋沖鉆井技術的應用探討[J].化工管理,2017,(31):178.

[3]黃雪琴,孟慶昆,鄭曉峰.液動沖擊器發展現狀及在油氣鉆井應用探討[J].石油礦場機械,2016,45(09):62-66.

作者:齊龍 單位:中國石油集團長城鉆探工程有限公司鉆井三公司