摘要：我国在石油开发领域中取得了一定的成果，尤其是在深井开采方面取得了很大的进步，但就现阶段来说，深井硬地层钻进难度较大的问题依然严重阻碍着深井开采的进一步发展。为解决这一问题，必须采取科学合理、切实有效的石油钻井技术，旋冲钻井技术便是目前较为理想的一种石油钻井技术。
关键词：旋冲钻井技术;石油钻井;应用
我国石油钻井技术得到了巨大进步，旋冲钻井技术就是一种较为先进的新型石油钻井技术。随着我国对石油能源需求量的逐渐提升，石油深井开采得到了普遍关注，为能够更深入的进行地下开采，必须在技术上实现发展与创新。
一、旋冲钻井的原理和特点
石油的开采和使用是事关我国经济命脉的产业，对我国的发展是非常关键的。近年来，困扰我国石油产业发展的一个关键技术就是石油深井的开采技术，普通的旋转钻井技术已经不能满足目前的石油开采要求，在这个基础上，我国研发出了旋冲钻井技术，这种技术的原理是在普通的旋转钻井上建立起来的，主要的革新技术就是冲击器的加入，冲击器是一种动力机械装置，一般安装在井底的钻头和岩心管的上端位置，根据高压气体，钻井液的推动方式实现在活塞中的上下冲撞运动。通过钻头的撞击，会产生极大的冲击力和旋转力，通过这种力量，能够有效的击碎岩石，从而实现钻井的成功。旋冲钻井的技术一般包括以下几个特点，第一，是岩石的击碎主要通过两种原理，首先是钻头压入的冲击力，这是基础，其次，是回转刮削的力量，通过这两种力量的合力，是岩石被击碎。第二，旋冲钻井的方法主要是击碎一些比较大的石块，特别是那些比较硬的岩石，很难实现研磨成小颗粒的功能。第三，旋冲钻井技术主要依赖的是高频冲击破碎的方式，这种方式将岩石打碎的时间比较短，同时，效率也非常高，即使是一些硬度比较大的岩石，也可以很快的击碎。第四，高频冲击的使用效果比较高，可以减少研磨的时间，同时，也能使钻头的寿命延长，可谓一举两得。最后，就是在钻压和钻速上一定要尽量的高一些，这就要求我们要保障钻柱在高受力情况下的安全，切记不能出现事故。
二、旋冲钻井技术在石油钻井中的应用
1.旋冲钻井技术的应用情况，石油钻井工程实施过程中，旋冲钻井技术得到了较为广泛的应用，通过对其应用情况进行细致地划分，发现主要分为3个方面的内容。第一，冲击器在石油钻井中的应用。主要是从以往的小直径冲击器改变成了现在的大直径冲击器，也就是冲击器逐渐走向系列化、多工艺的发展道路。冲击器在石油钻井中进行应用的时候，通常情况下需要击碎硬地层中的硬岩，基于这样的原因，必须确保冲击器的寿命，同时对3000米以上的井段进行钻进的时候，还要注重研究冲击器的使用方式，延长冲击器的使用期限，提高其使用可靠性与稳定性，以推动石油深井开采持续发展与进步。第二，加强对钻头等相关配套技术的重视，为了提高钻进效率，应尽可能地选择更适合的、技术含量更高的钻头。第三，应尽可能地扩大冲击器的应用范围。也就是应致力于使冲击器从适用于直井钻进朝着适用于定向井钻进的方向发展，此外，也可以利用计算机，来实施参数计算，以便于全面掌握冲击器的相关操作规律，并在此基础上合理调整冲击器的各项参数，确保冲击器可以得到最高效率的利用。
2.旋冲钻井技术的具体应用，首先，气动旋冲钻井。这种技术主要是利用高压气体的推动而进行旋冲钻井，气动旋冲钻井技术在石油钻井中有着十分广泛的应用。按照配气方式的不同，可以将气动旋冲钻井技术分为两类，第一种是有阀式气动旋冲钻井，其主要通过利用高压气体的上下推动作用，而进行调节与控制；第二种是无阀式气动旋冲钻井，其主要通过利用缸体侧壁或者是上活塞的往复运动，而进行调节与控制。高压气体的密度较低，所以气柱压力通常较小，极易导致岩石破碎，同时，在井底干净条件下，如果风速较高，一般就会使岩石碎屑重复破碎。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆气动旋冲钻井的钻井效率相对较高，但其也具有操作繁琐、成本较高等不足，除此之外，我国在气动旋冲钻井的研究、气动旋冲钻井的应用上，依然处于起步阶段、尚未发展成熟，因此，气动旋冲钻井目前无法在实际石油钻井中得到广泛应用。其次，液动旋冲钻井。这种技术主要是利用高压水、牙轮喷射钻井液的推动而进行旋冲钻井，其驱动介质主要包括水、油两种。就现阶段来说，在液动旋冲钻井过程中，主要驱动介质是钻井液，在岩石冲击下能够产生较大的力量，且设备运行消耗的燃料也比较低，因此，液动旋冲钻井在石油钻井领域有着较为理想的应用效果与良好的应用前景。
三、在石油钻井中应用旋冲钻进技术的可行性研究
近几年来，旋冲钻井技术在我国四川、甘肃以及内蒙古等地区的应用也来越广泛，例如，2 012年，在四川地区成功钻出深度为2681.15米的探井;2013年，我国甘肃地区钻成了探索井，这是第一口我国探索井。大量实践表明，旋冲钻井技术在石油钻井中的应用，能够有效提高钻井效率、缩短钻井周期、降低钻井成本，因此，旋冲钻井技术在石油钻井中的应用具有一定的可行性。
1.工程概况，本研究的案例为国内某号井。在国内某号井的钻井工作中应用了旋冲钻井技术，其主要目的是提高3100米以下的钻进速度。旋冲钻井技术具体应用在360米到3851米井段的钻井工作中。
2.旋冲钻井设备参数的合理选择，所选冲击器是179型，主要由冲击元件、缸体元件、冲锤、钻头、钻套以及外筒六部分组成。在石油钻井过程中，必须要对机械钻速进行合理控制，速度过快就有可能使钻头受到岩石的磨损，缩短钻头及冲击器的使用寿命，速度过慢又得不到理想的钻井效率，因此必须要对旋冲钻井技术参数进行合理选择，在不影响冲击器、钻头使用寿命的基础上，最大限度地提高钻井效率。该油井井段的地层主要是泥岩，泥浆排放量大约是每秒31升。为了避免设备钻头受到岩石的磨损，将冲击功率设置为261焦、冲击频率设置为13赫。经过反复实验，确定旋冲钻井设备参数，设备长度设置为2 58厘米，外径设置为19.8厘米;钻头上部参数设置为420，钻头下部参数设置为450;排放量设置为每秒26升，冲击频率设置为13赫。对设备参数进行合理确定，有利于减少岩石对设备造成的磨损、提高钻井效率，此外，还应结合实际钻井情况，对旋冲钻井设备参数进行适当地调整。
3.钻井效率的提高，相关实践表明，相比较于传统钻井技术，在石油钻井中应用旋冲钻井技术可以使钻井效率得到很大程度上的提高。在本研究中，旋冲钻井设备的钻井速度可达到152米/每小时，远远高于传统钻井设备的68米海小时，从而节约了设备、节省了时间。选择抗压强度为160兆帕的962.42井段，实验分析旋冲钻井设备的钻井效率。本研究所选择的钻头为2.516厘米的J12型、冲击器179、钻挺159.78、钻挺18.5厘米、钻杆159;冲击器参数设置为297焦、冲击频率设置为18赫;井内泥浆密度检测为1.12克/立方米，泥浆粘度检测为45帕斯卡秒。在进行钻井的过程中，旋冲钻井设备共持续运行36个小时，钻井进尺共17 9米，计算平均钻井速度，为5.18米/小时，远高于传统钻井设备的2.36米/每小时，因此，可以判断应用旋冲钻井技术，使钻井效率提高了百分之四十一。
石油业作为我国国民经济体系中的重要组成部分之一，在促进社会经济迅速发展、保障社会稳定方面发挥着非常重要的作用。旋冲钻井技术在石油钻井工作中的应用，大大提高了钻井效率与钻进速度，降低了钻井成本。在钻井之前，对旋冲钻井设备参数进行合理选择，能够有效扩大旋冲钻井技术的适用范围，提高旋冲钻井技术应用的可行性。
参考文献：
[1]王春，焦海镇.旋冲钻井技术在石油钻井中的应用研究.2016.
[2]张元洲.旋冲钻进技术在石油钻井中应用的可行性研究与探索.2017.
论文作者:刘之栋,赵治岗
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/23
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