肖健
中国石油渤海钻探第一钻井公司 天津市 300280
摘要：随着我们国家工业技术水平的不断进步，国家对于石油需求的质与量都不断提高。为给石油钻井工程提供良好的技术支持，我国对石油钻井技术的研究不断深入，旋转冲击钻井技术作为一项新技术，正在不断被应用与改进。本文主要从概念、特点、原理、应用及发展前景几个方面对旋转冲击钻井技术进行概述、分析及探讨。
关键词：石油钻井;旋转冲击;钻井技术;应用
1、冲击旋转钻井技术的工作原理及其应用优势
石油钻井是石油勘探中不可缺少的一环，石油钻井的质量对后期的石油开采以及开采出来的石油质量都有着直接影响。这些年里，我国在石油钻井中的技术投入不断扩大，石油开发领域也取得了很大的进展，但深井开采依然还存在不小的问题，深井中坚硬底层难以钻进还在阻碍着深井开采发展的脚步。目前可以广泛应用的技术中，旋冲钻井技术是一种针对深井硬地层较为理想的石油钻井技术。冲击旋转钻井技术的工作原理是通过基于在传统旋转钻井作业条件下，合理利用先进的冲击器进行科学高效钻井。与传统钻井技术相比较，冲击旋转钻井技术能够实现对硬度更大岩层的有效持续钻井工作目标。冲击器实施作业位置通常位于岩心管的上端，亦或者是石油井底的上端，冲击器主要是依赖于高压气体和钻井液的推动而发生运动。当钻井过程中冲击器有效撞击到钻头，那么它的冲击动载和静压旋转就会一起发生作用，实现对高硬度岩石的击碎工作任务。冲击旋转钻井技术在石油钻井工作中的应用，不仅可以通过展开大体积的破碎作业，最大化提升对高硬度岩石的破碎效率，还可以持续扩大岩石裂缝。冲击旋转钻井技术在石油钻井工作中的应用优势特点主要包括了以下几方面内容：①与传统钻井技术相比较。冲击旋转技术并不是研磨破碎方式，而是一种体积破碎的钻井过程，这样能够全面提升钻井效率，确保在规定时间内完成钻井工作任务；②冲击旋转技术能够有效降低钻头在钻井过程的磨损程度，延长钻头的寿命使用时间，为石油企业节省更多的资金成本，创造出更多经济效益；③冲击旋转钻井技术应用具有较高的岩石冲击破碎运动频率，这样一来能够确保钻头不会轻易发生磨损现象，并有效形成高质量、有规则的钻井眼；④钻头的冲击和旋转切削作业是共同作用在岩石上的，能够提高岩石破碎质量和效率，加快钻井施工进度；⑤由于钻探过程产生的实际钻压和钻速相对较低，从而促使钻柱受力能够保持良好的均匀性。
2、旋转冲击钻井技术在石油钻井中的应用
2.1 液动旋转冲击钻井技术
在液动旋转冲击钻井技术施工中起主要作用的是：液动冲击器，其运作主要介质是钻井液。液动冲击器在石油钻井中的主要驱动介质是：高压油、水压以及水力。液动冲压器具备能量消耗低、工作效率高、需要设备少等优点，使得其在石油钻井的应用较为广泛。由于液动旋转冲击钻井技术在运作时需要的运动部件少，而且不受井深与围压影响，其具体参数可以针对钻井技术及围压等参数进行及时调整，以实现大面积破碎。
2.2 气动旋转冲击钻井技术
气动旋转冲击钻井技术施工中起主要作用的是：气动冲压器。根据配气方式可将气动旋冲钻井分为阀式气动旋冲钻井以及无阀式气动旋冲钻井两类。气动冲压器具有介质密度低和岩石易破碎的特点。但其也具有操作繁琐、成本较高等缺点，目前，我国气动旋冲钻井技术主要应用在于采矿工业且依然处于起步阶段、尚未发展成熟。
2.3 冲击器工作基本原理
液动冲击器最适合石油钻井的工作环境，现以液动冲击器为例，概述其基本原理如下：在冲击器启动后，钻井液通过上接头进入到冲击器当中，再经过上阀套进入到上配水阀当中，然后通过冲锤分流，先后经过中接头通孔与环空间隙，进入錘身和外壳中间的间隙，最终进入锤头当中的水槽。在这种情况下，因下配水阀与铁砧紧紧靠在一起，堵塞流道，高速钻井液于此处被堵，产生一定程度的水击，使液压快速提升，较高的钻井液压力使冲锤快速抬起，同时不断向上发生运动。在冲锤运行至某高度之后，使下阀与铁砧相脱离，冲击器下方原处于关闭状态的流道将打开，经铁砧与下接头后，钻井液从冲击器中流出。此时，对于冲锤，凭借惯性不断向上发生运动，到与上配水阀相抵为止，封堵从上接头流入上配水阀的通道。由于钻井液受堵，所以再次发生水击现象，在水击作用下，冲锤与上配水阀将同时快速向下运动。在运行一定行程之后，中接头对上配水阀有阻挡作用，使和冲锤之间相分开，受液压作用后，自动返回到和上阀套直接相抵触。但冲锤由于受到液压作用、惯性作用与重力作用，将继续向下运动，直到和铁砧相接触、碰撞为止，进而完成整个冲击的过程。因冲锤不断向下运动时，下配水阀同样处在下行状态，同时铁砧受冲锤的冲击作用后，流道将瞬间被堵，使整条钻井液的通路继续出现以上情形。以这样的方式不断重复这一过程，铁砧受到反复，具有周期性的持续冲击。
3、旋转冲击钻井技术在石油钻井中的应用要点和前景展望
3.1旋转冲击钻井技术的应用要点
对于旋转冲击钻井技术在石油钻井中的应用而言，要注意几方面的应用要点。首先，在进行旋转冲击钻井技术的应用时一定要进行科学合理的冲击器选择。随着我国石油钻井技术的飞速发展，我国的冲击器类型也在不断的增加，所以这就需要相关的石油钻井工作人员在进行旋转冲击钻井技术的应用之前先对实际的需求进行分析研究，然后选择最为合适且质量较高和不易磨损的冲击器，以此保障石油钻井的顺利进行。其次，相关的石油钻井工作人员也需要进行钻头的分析选择，一定要选择适合钻井需求，并且保障石油钻井效率以及不易磨损的高质量钻头。最后，在进行旋转冲击钻井技术的应用过程中还需要进一步扩大冲击器的应用范围，然后相关的石油钻井工作人员还需要运用相应的设备来对冲击器的各种数据进行全面的分析计算，以此确保为后续的钻井优化创新奠定坚实的基础，从而保证石油钻井工作的有效开展。
3.2旋转冲击钻井技术的前景展望
近些年来，我国的旋转冲击钻井技术已经得到了广泛的应用发展，并且相关的冲击器和钻头类型也在与日俱增，而且相关的旋转冲击钻井技术工艺也正在朝着多元化的方向发展。除此之外，我国的石油钻井的冲击器应用范围也得到了明显的扩大，而且也大幅度的增强了冲击器和钻头的质量和使用的寿命，这样就可以保证石油钻井工作的长久稳定的进行。最后，我国相关的石油企业依然加强了对于旋转冲击器的研究和创新，并且着重加强了对于冲击器的结构数据的研究，以此有望在未来对冲击器进行全新的创新优化，进而满足不同的石油开采对于冲击器的多种需求，这样就可以有效的提高石油钻井的效率和质量，并且为相关的石油企业带来更大的经济效益。 结语：综上所述，旋冲钻井技术有极为广泛的应用与发展前景，为解决我国对复杂地层钻井及超深钻井难题，提高效率，降低成本，我们需加大对旋冲钻井技术的及其配套设备的研究，将旋冲钻井技术形成一个成熟完善的钻井工艺。
参考文献：
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