摘要：本文主要针对水力脉冲诱发井下振动钻井工具进行探讨。进一步分析了水利脉冲诱发井下振动钻井工具的内容，以及具体的应用的情况，希望可以为今后相关工具的应用，以及它的具体的要求带来参考。
关键词：水力脉冲；井下振动；钻井工具
前言
在水力脉冲诱发井下振动钻井工具的应用过程中，我们必须要明确其工具的内涵，以及在应用过程中所需要明确的问题，只有这样才能够确保在施工的过程中，可以更加符合施工的要求，避免出现问题。
1、钻井工具的发展概述
钻井工具是石油勘探、油气开发行业中重要的机械设备之一，随着我国油气开发范围不断的扩大，勘探工程的地理环境也趋于复杂化，特别是对于海洋中油气钻井技术的发展来说，对于钻井工具的要求也是越来越高，因此对于钻井工具技术的研究具有一定的现实意义。近年来，国外一些国家在钻井工具技术方面投入了大量的资金以及人力资源，故在钻井工具技术方面得到了很大的发展，特别是在垂直钻井工具、旋冲钻井工具以及固井工具等几类钻井工具技术方面的研究成果是值得我们学习的。
2、水力脉冲诱发井下振动钻井工具应用的必要性
在钻进过程中，通过对钻头施加适当的周期性冲击作用力，提高破岩钻进效率的方法，以冲击旋转钻井技术为代表。冲击旋转钻井是在旋转钻井基础上将冲击和旋转结合起来的钻井新方法。它在钻铤和钻头之间加上一个液动冲击器对钻头产生高频冲击，钻头再对岩石施加交变的冲击载荷。该载荷明显的特征是作用时间短而有力，因此岩石变形时间很少，变形速度增大，被冲击点应力很快接近或超过岩石强度极限，使岩石疲劳强度降低，加速脆性破坏，有利于岩石裂隙的扩展，使破岩效率增加，提高机械钻速。以钻井液为介质的液动冲击旋转钻井技术不但可大大提高硬岩破岩效果，而且可防止井斜，减少钻柱弯曲，有望成为今后提高深井机械钻速的一个重要手段。
目前，国内外已开发了多种形式的冲击旋转钻井工具口，但是由于存在以下几个方面的问题，限制了该技术的发展与推广应用：1）受材料性能的限制，有些工具（如以弹簧作为蓄能原件的簧阀式冲击旋转钻井工具）难以适应井底高温高压、强酸强碱等复杂物理化学环境，寿命较短；2）受钻井液性能和背压影响较大，当钻井液性能或背压发生变化时，有些工具（如以双稳射流作为换向原件的冲击钻井工具）工作不稳定；3）受井深的影响较大，如需要设置环空呼吸孔，通过位移实现压差反馈的套阀式冲击旋转钻井工具只有在一定井深范围内才能正常工作；4）由于在冲击旋转钻井技术破岩机理、钻井参数与岩石性质匹配以及怎样更好地适用新的钻井工艺等方面缺乏深入研究，片面追求高冲击功，这对冲击钻井工具以及钻头等配套工具的性能提出了很高的要求，使工具结构趋于复杂，制造成本上升，系统稳定性下降。
3、工具设计
3.1单级脉冲诱发振动钻井土具
单级脉冲诱发振动钻井土具安装在钻头
和钻挺之间，水力振荡器根据声学原理设计，没有活动部件，钻井液进入水力振荡器后，经过谐振、反馈、选频及放大等自激振荡过程，形成脉冲射流作用十钻头驱动杆顶端，射流的压力脉动转化为对钻头的周期性冲击载荷，同时压力脉动经钻头驱动杆内的流体向下传播至井底，辅助钻头破岩，钻头驱动杆和壳体下端的配合段加土成多边形以传递钻头扭矩。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆水力儿件的耐冲蚀性能是决定土具有效土作寿命长短的关键，设计要求水力振荡器的入口、出口以及钻头驱动杆顶端等受钻井液固相及砂粒的冲刷强烈部位，选用硬质合金等耐磨材料，或采用局部淬火、氮化、激光熔覆等表面强化技术，提高耐冲蚀性能。井下振动的参数通过调整水力振荡器的结构尺寸来获得。
3.2双级脉冲诱发振动钻井土
双级脉冲诱发振动钻井土具采用串联式的水力振荡结构调制水力脉冲，钻井液经过2次自激振荡形成脉冲射流，其压力脉动的幅值和峰值比单级振荡形成的值大，可对钻头产生更大的冲击作用。设计中还对土具的水力能量转换结构进行了优化，缩短了射流冲击作用的位置与井底的距离，减少了能量的沿程耗散，采用轴心贯通式的流道设计，降低了土具的压力损耗。
3.3射吸球阀式脉冲振动钻井土具
射吸球阀式脉冲振动钻井土具的土作原理是钻井液经水力振荡器，形成脉冲射流作用十阀球，通过联接套和钻头驱动联接短节对钻头形成周期性的冲击载荷，在靠近水力振荡器出口的区域、阀球的上端，由十射流的卷吸作用，形成了一个低压区，作用十阀球，在阀球的上下端形成一个指向钻柱的压力差，推动阀球上行，直至与水力振荡器的出口碰接，将钻井液流道瞬时关闭，高速钻井液因阻断产生正水击，形成很大的水击压力作用十阀球上端，推动阀球迅速下行，冲击联接套中部的锥形阀座，所形成的冲击载荷通过连接套和钻头驱动连接短节下传至钻头，上述过程不断重复，水力振荡器调制生成的水力脉动和射吸阀球周期性阻断钻井液道产生水击压力联合作用，对钻头形成周期性的冲击载荷。井下振动的参数通过调整阀球、联接套和水力振荡器的尺寸等来获得。
3.4水击压力脉动诱发钻头振动钻井土具
水击压力脉动诱发钻头振动钻井土具土作时，钻井液经转换接头由喷嘴喷出，沿内管下行，经堵头和承座之间的间隙，下达井底，因为堵头和堵头承座之间的间隙较小，钻井液经过该间隙时速度增大，由流体力学中的伯努力效应知道，此处速度的增大将导致压力下降，在堵头的上端和下端形成一个指向钻头的压力差，推动堵头向下运动，随着堵头向下运动，活塞上腔的气体体积增大，压力降低，在堵头的下端和活塞的上端面之间形成一个指向钻柱的压力差，该压力差小十由伯努力效应形成的指向钻头的压力差，因此堵头持续向下运动，直到与堵头承座碰接，将钻井液流道瞬时关闭，高速钻井液因阻断产生正水击，在堵头上部内管中形成很大的水击压力，同时堵头下部因上面液流不能下行，而原来的钻井液继续向下流动，压力急剧降低，即在堵头上部产生正水击的同时，下部产生负水击，堵头上部和下部的压力差将堵头紧压在堵头承座上，堵头下部因钻井液流道被阻断而产生的负的水击压力向下传播至井底，使得井底流场的压力下降，堵头上部的正水击压力经内管向上传播，经过转换接头的下端面和上内管的上端面之间的间隙，进入内管外壁与壳体内壁之间的环形空间，向下传播，通过位十堵头承座下方、下内管壁上的通孔，到达堵头下端，与堵头上部的正水击压力平衡，从而堵头在指向钻柱的压力差的作用下脱离喷嘴承座，向上运动，钻井液流道打开，正水击压力在平衡堵头上端正水击压力的同时，也作用十联结套上端，对钻头产生冲击作用，另外正水击压力向下传播至井底，也使得井底流场的压力升高，如此周而复始，钻井液流道被周期性打开和关闭，所产生的水击压力对钻头形成周期性的冲击。井下振动的参数通过调整堵头和堵头承座之间的间隙、上内管和中内管的长度、活塞的上端面和缸套的内部上端面之间的距离以及钻头驱动短节的长度等来获得。
4、结束语
综上所述，随着科技的不断发展，对于水力脉冲诱发井下振动钻井工具来说，我们需要对其进行进一步的分析，所以研发了更好的桩井工具，这是为了让钻井工具更加的富有质量。
参考文献：
[1]朱德武.国外新型钻井技术进展[J].中外能源.2017，16（4）：41-46
论文作者:郑波强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/16
标签：钻头论文; 水力论文; 工具论文; 压力论文; 脉冲论文; 井下论文; 振荡器论文; 《基层建设》2018年第16期论文;