探析井下增壓鉆井的提速技術(shù)

馬超

【摘要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對石油資源的需要量不斷增加，各種油田鉆井工程越來越多。為了有效提高鉆井的速度，可以采用井下增壓鉆井技術(shù)，其通過井底嘖嘴射流來鉆硬質(zhì)地層，在保證鉆井成本低同時，提升鉆井的速度。為此，我將要在本文中對井下增壓鉆井提速技術(shù)進(jìn)行探討，希望對促進(jìn)我國油田鉆井事業(yè)的發(fā)展，可以起到有利的作用。

【關(guān)鍵詞】井下;增壓鉆井;提速

一、探析井下增壓鉆井的現(xiàn)狀

隨著人們生活水平的不斷提高，各種油田采油工程越來越多，傳統(tǒng)的地質(zhì)構(gòu)造簡單地層的石油已經(jīng)被逐步開采殆盡，更多石油勘探工作專向了深井鉆井中，其鉆井速度較慢，且鉆井的成本較高。為了有效解決該問題，可以增加對新鉆井技術(shù)的應(yīng)用，如增壓鉆井技術(shù)，可以有效提升鉆井工作開展的效率。

二、探析井下增壓鉆井的提速技術(shù)

高壓噴射鉆井按照增壓的方式，分為地面增壓和井下增壓。同地面增壓技術(shù)相比，井下增壓技術(shù)的應(yīng)用更加方便。井下增壓鉆井提速技術(shù)，主要是利用螺桿和柱塞泵來增加鉆井液的壓力和動力，提高鉆井液的噴出速度和壓力，降低鉆頭切削的阻力，可以有效提升復(fù)雜地層鉆井的效率，其在實際使用過程中，主要包括射流增壓、螺桿增壓和減震技術(shù)。

（一）螺桿增壓鉆井技術(shù)

其使用螺桿鉆和柱塞泵來噴射出高壓的液體，來起到輔助鉆井的。井下螺桿增壓裝置的螺桿長度都在10米以上，讓螺桿鉆直接成為井下增壓裝置的動力機(jī)構(gòu)。動力換向機(jī)構(gòu)下?lián)懿娴耐鶑?fù)運動來直接帶動柱塞泵做往復(fù)于東，從而將導(dǎo)管中的鉆井液注入到柱塞泵中，經(jīng)過進(jìn)一步的加壓后，通過超高壓流道到達(dá)鉆頭的噴嘴處，并在噴嘴處形成高壓射流，從而對巖層進(jìn)行切削。該螺桿增壓裝置的結(jié)構(gòu)比較簡單，壓力的可控性也比較高，壓力的波動較小，但裝置的成本較高，比較適合在大型油田開采中進(jìn)行使用，可以得到更快的鉆井速度。在實際油氣開采過程中，由于地層的情況比較復(fù)雜，因此對鉆井作業(yè)的影響就會比較大，影響鉆井速度，導(dǎo)致對不同地質(zhì)情況地層的鉆井速度不同。此外，由于射流的壓力很大，因此非常適合在地質(zhì)硬度較高的地層鉆井中進(jìn)行應(yīng)用，反而在軟質(zhì)地層的鉆井中，效果往往不是很明顯。螺桿增壓鉆井技術(shù)的實際應(yīng)用過程中，通常會配合PDC鉆頭進(jìn)行使用，該鉆頭的內(nèi)部設(shè)置有一根超高壓管，其上部會直接連接增壓泵的出口，通過鉆頭內(nèi)部加工的流道和高壓射流噴嘴會直接連接，其超高壓噴嘴會直接安裝在PDC鉆頭的刀翼上，并依靠切削齒的后面，利用高壓射流來對巖石進(jìn)行切割。為了進(jìn)一步增加鉆頭運行的穩(wěn)定性，通過采用螺旋刀翼，來分散切削齒切削時指向井壁的切削力，從而降低鉆具和井壁之間接觸應(yīng)力，達(dá)到減少鉆頭回旋運動次數(shù)的作用。通故對鉆頭進(jìn)行混合布齒，相當(dāng)于起到了增加布齒密度的作用，可以有效避免鉆頭在軟硬界面處出現(xiàn)振動的情況，進(jìn)一步提升鉆頭運行的穩(wěn)定性。通過對刀翼采用不等距離布置，采用非對稱式的結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步避免鉆頭在軟硬交接處出現(xiàn)振動現(xiàn)象，進(jìn)一步提升鉆頭鉆井的穩(wěn)定性。對鉆頭還可以使用保徑塊，可以進(jìn)一步增加鉆頭和井壁的接觸面積，可以起到提高鉆頭穩(wěn)定的目的，還可以讓PDC齒進(jìn)一步發(fā)揮保徑的作用。

（二）減震增壓鉆井技術(shù)

該裝置在實際應(yīng)用過程中，并不會對鉆井液水力的能量進(jìn)行應(yīng)用，而是以井底鉆頭規(guī)律性橫、縱向振動來帶動增壓裝置來做往復(fù)運動，從而提升鉆井液的壓力，并讓其以射流的方式從噴嘴中噴出，從而起到有效的切割巖層的作用。由于井下減震增壓裝置充分利用了鉆頭的橫向振動力，可以有效降低了鉆頭的縱向振動現(xiàn)象，提高了鉆頭作業(yè)的穩(wěn)定性，起到了有效的鉆頭保護(hù)作用。井下鉆頭徑向振動帶動連接軸進(jìn)行運動，從而讓活塞進(jìn)行往復(fù)上下運動，與頂部鉆鋌連接的增壓器柱塞外筒相對靜止，這會讓增壓器的內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓，很多鉆井液會被抽人到增壓缸內(nèi)，提高了缸內(nèi)鉆井液的壓力。減振增壓裝置產(chǎn)生高壓射流的原理和螺桿增壓鉆井技術(shù)是一致的。井下減震增壓裝置由于技術(shù)設(shè)計上的原因，造成其使用范圍存在一定的限制，其動力主要來源于井下鉆頭的縱向振動，造成井下射流的穩(wěn)定性較差，因而并不適合在定向油氣井的鉆井中進(jìn)行應(yīng)用。減振增壓鉆井技術(shù)在實際應(yīng)用中，除了可以增壓外，還能夠起到有效的減振作用，提升鉆頭鉆進(jìn)的穩(wěn)定性，降低鉆頭破損情況的發(fā)生，非常適合在硬質(zhì)地層鉆井中進(jìn)行應(yīng)用。該技術(shù)當(dāng)前在勝利油田的鉆井中得到了很大的應(yīng)用，有效提高了鉆井的速度，并起到了很好的鉆井振動抑制作用。

（三）射流增壓鉆井技術(shù)

射流增壓鉆井技術(shù)在裝置結(jié)構(gòu)和工作原理上和其它裝置有著非常大的不同，其在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，會在增壓鉆頭的底部增加兩個增壓裝置，通過上下兩級增壓裝置的不斷改變，來增加鉆井液的壓力。其在工作原理上，利用增壓裝置中的節(jié)流元件，來改變裝置液壓缸上下部分的壓力，讓增壓缸的活塞做上下往復(fù)運動，從而形成高壓射流。該裝置在實際運作中，是利用射流元件來產(chǎn)生節(jié)流壓降，把讓節(jié)流壓降通過流道流向增壓裝置的兩個活塞缸上，增壓缸在上下不平衡壓力的作用下，就會做往復(fù)運動，以此來增加鉆井液的壓力，并以此來形成高壓的射流。增壓裝置的節(jié)流壓降，會讓低壓流道關(guān)閉，部分鉆井液會通過射流原件進(jìn)入到增壓缸內(nèi)，從而推動活塞向上進(jìn)行運動，從而吸入更多的鉆井液，以此來完成液壓的復(fù)位，然后反復(fù)進(jìn)行該流程，以此來源源不斷產(chǎn)生高壓射流。該裝置的結(jié)構(gòu)比較簡單，設(shè)備運轉(zhuǎn)的可靠性比較高，能夠通過節(jié)流閥的開關(guān)，對鉆井液的壓力充分進(jìn)行利用，可以有效提升鉆井工作的效率，該射流井下增壓技術(shù)當(dāng)前在吐哈油田中已經(jīng)開始應(yīng)用，可以有效提升鉆井速度百分之三十以上。

三、結(jié)語

隨著對油氣資源的不斷增加，各種鉆井工程越來越多，鉆井地質(zhì)條件也越來越復(fù)雜。為了進(jìn)一步提升鉆井的速度和質(zhì)量，可以進(jìn)一步增加對增壓提速鉆井技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步促進(jìn)我國鉆井事業(yè)的發(fā)展。