摘要：在我国经济快速发展以及工业化进程不断加快的形势下，我国对石油等资源的需求量也在不断增加，因而也推动了我国石油钻井工程的快速发展。而且目前激烈的石油市场竞争也对钻井效率和质量提出了较高的要求，推动石油钻井相关技术的不断进步和创新。目前旋转冲击钻井技术在石油钻井工程的应用较为广泛，而且对于提高石油钻井公司的钻井效率和质量具有重要作用。鉴于此，文章对冲击旋转钻井技术在石油钻井中的应用进行了研究，以供参考。
关键词：冲击旋转钻井；石油钻井；应用研究
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 石油钻井中旋转冲击钻井技术的应用
2.1 气动旋冲钻井技术
早在20世纪40年代气动旋冲钻井技术在采矿业中就已经得到了初步应用，其原理是利用压缩空气作为气动冲击器的动力源泉，利用冲击器的活塞运动冲击钻头，击碎岩石。根据阀门类型分类，气动冲击器一种为有阀另一种为无阀，区别在于有阀式冲击器通过阀片对压缩空气的压力进行有效控制，而无阀式冲击器是通过上活塞的往复运动或缸体侧壁来对压缩空气的压力进行调节。相比于液动冲击器，其动力介质密度较低，气柱静压力也较小，所以岩石更易被击碎且不会在钻进过程中造成重复性破碎，从而具有更高的钻进效率，气动冲击器的钻进效率大概是液动冲击旋转钻进的三到五倍，但由于其气源问题，目前在我国应用较少。2.2液动旋冲钻井技术
20世纪初期由俄国工程师发明并应用到石油钻井之中，其原理是利用特质钻井液或高压水作为液动冲击器的动力来源。常见的液动冲击器有吸射类冲击器，射流类冲击器还有阀式液力冲击器几种类型。因为阀式液力冲击器构造简单，所需要的运动部件少，不易被外界环境影响的缘故，在实际石油钻井中被大量应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆虽然液动旋冲钻井技术相较气动旋冲钻井技术效率不是很高，但因其设备成本较低、燃料消耗较少和携带岩石能力更强的原因，在我国实际的石油钻井工作中更被大家广泛应用。而随着近年来科技的进步，液动旋冲钻井技术中钻进效率低、钻头使用寿命不高等缺陷得到了十足的发展，液动冲击器也更加被大众认可和使用。现今在我国石油钻井开采过程中，液动旋冲钻井技术相对于气动旋冲钻井技术应用的更为广泛，其原因是气动旋冲钻井对于燃料的消耗较大，成本较高，而我国关于气动旋冲钻井技术的研究还在初步阶段，因此还未能形成系统的方案推广下去，但对于液动旋冲钻井的优化我国一直在不断突破，并且逐渐形成多工艺化和系列化的局面。
3 旋转冲击钻井技术的应用效果
以DGSC型液动射流冲击器在石油钻井中的应用为例，不仅提高了30%的机械钻速，而且所用元件的寿命也延长到了150h以上，达到的效果有以下几点：一是提高了岩石破碎的效果。这主要是由于在钻头上进行冲击器的连接实现了周期性冲击载荷的增加和接触时间的缩短，提高了接触应力。通过冲击荷载增多时产生的振动使得应急集中，提高了岩石的破碎效果。二是钻井过程中的钻压比较小，而且冲击频率比较高，降低了钻头的磨损，延长其使用寿命。三是此技术可以实现对钻头钻压限制比荷载的允许，确保岩石破碎效果达到理想状态，提升钻井井深的质量。四是在对钻井进行冲击回转的过程中可以通过射流方式来进行调节和聚集，通过高速运行水团的形成来确保井底的清洁程度。五是可以满足石油钻井中进行较深钻井深度以及较长钻距的工业要求，并且还具有较强的抗压强度和较为牢固的接头密封性。
4 冲击旋转钻井技术在石油钻井中的应用要点
在石油钻井工作中，钻井作业人员要想充分发挥出冲击旋转钻井技术的作用，就必须注重以下几点技术应用内容：（1）冲击器科学选择应用。随着时间不断推移，冲击器从小直径类型逐渐发展为大直径类型，形成了系列化的产品，促进了冲击旋转钻井技术的稳定持续发展。石油钻井人员在应用冲击旋转钻井技术展开钻井工作时，要优先采用高质量、使用寿命长的冲击器产品，通常要求要超出3000m井段；（2）对于冲击旋转钻井技术的钻头应用也需要进行配套完善研究，确保在钻井过程中运用更高技术含量和更为合适石油钻井的钻头，这样能够实现全面提升石油钻井工作效率，避免钻井施工周期的延长，造成石油企业的经济损失；（3）适当扩大冲击器的实际应用范围。为了科学有效拓展冲击器的应用领域范围，要从直井向定向井不断发展。此外，相关研究人员要善于利用先进的计算机技术对不同类型冲击器的参数展开计算工作，确保能够充分掌握了解到冲击器的工作规律，接着要结合相关参数数据信息展开优化调整工作，从而充分保障冲击器在石油钻井工作中的科学高效应用。
结语
综上所述，旋转冲击钻井技术中气动旋转冲击钻井技术以及液动旋转冲击钻井技术的应用比较广泛，且表现出良好的应用效果，在结合旋转冲击钻井技术的原理和特点对其应用效果进行分析之后，也对此技术在石油钻井领域中的应用前景进行展望，为了我国旋转冲击钻井技术会不断提高来拓宽其应用范围，并推动我国石油钻井技术以及其应用水平的不断提高。
参考文献：
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[2]龚建凯.石油钻井中液动冲击旋转钻井技术的应用[J].中国石油石化，2017（2）.
[3]潘冬兴.石油钻井中旋冲钻井技术的应用探讨[J].化工管理，2017（31）：178.
[4]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.
论文作者:孙京京
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/14
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