旋转冲击钻井技术在石油中的应用分析

步文洋

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。文章主要从概念、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：旋转冲击钻井;石油钻井;应用策略;发展思路

引言：石油钻井技术在石油开采中的应用，能够提高开采的质量和效率、提高开采的安全性、提升勘探的准确度，能够为石油开采单位带来更多经济效益。旋冲钻井技术通常用于开采深层石油，当石油位于较为坚硬的地层中时，传统的钻井技术不能进行有效地开采，这对石油资源的开采利用造成了非常大的障碍。若勉强开采的话，不仅威胁工作人员的安全，而且开采的效率也非常低，会严重降低了石油开采的经济效益。而旋冲钻井技术比传统的钻井技术更大的冲击力，能够深入到地下，是解决深层石油开采问题的有效技术。

1 旋转冲击钻井技术内涵

1.1旋转冲击钻井技术应用原理

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[1]。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。

1.2旋转冲击钻井技术应用主要优势

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]。

2 旋转冲击钻井技术在石油中的具体应用及效果分析

2.1旋转冲击钻井技术的应用

此种钻井技术主要是对冲击器的气动性能进行利用，通常在采矿工业中比较常用，而且冲击器也主要分为有阀和无阀2种，前者就是通过配气机构的阀片来对上下运动的压缩空气进行控制，后者则相反。此种技术应用中由于所用介质的密度较低因此具有较高的钻井效率，而且在凿岩器械设计中比较常用。早期的风动凿岩机主要是以压缩空气为动力介质，可以钻进深度为1700m以上的井眼。  期刊文章分类查询，尽在期刊图书馆 随着气动旋转冲击鉆机技术的发展，冲击器的类型也发展到几十种，而且在空压机以及配套钻机和附属设备的设计生产中逐渐被应用，此钻井技术的应用范围也逐渐扩展到采石场、滑坡防护以及钻凿水井和石油钻井等工程中[3]。二是滚动旋转冲击钻井技术。此技术主要采用的冲击器为液动冲击器，就是利用钻井液为动力介质，可以实现对渗控硬地层的钻进。冲击器主要分为水力以及高压油2种，此种冲击器的主要优点就是具有较低的燃料能耗和较高的能量利用效率，可以在较少的设备投入来满足石油钻井的要求。目前比较常用的就是射吸式冲击器、射流式冲击器等，而且阀式液力冲击器的类型比较多，此技术应用中最大的优点就是具有较少的运动部件，因此不会受到井深以及围压的影响，可以根据所采用的钻井工艺以及井深的不同来对具体参数进行调整来实现全面的体积碎岩。

2.2旋转冲击钻井技术应用效果

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。

3 旋转钻井冲击技术在石油钻井中的发展趋势研究

目前旋冲钻井技术在实际使用进程中仍然存在许多问题，需要持续不断的创新旋冲钻井技术，才能作为各个地域的石油钻井更好的技术支撑。旋冲钻井技术的发展方向可主要概括为：其一是对对冲击器的改进[4]。当前，我们需要加大对冲击器的研究，扩大其性能参数的调节范围，并根据冲击器的外观尺寸以及冲击功率大小、适应井段深度范围将其系列化，以提高冲击器的破岩效率和使用寿命，逐步攻克超深井硬岩钻井难题，同时研究适用于定位井、大位移井的冲击器，进一步扩大旋冲钻井技术的适用范围;其二是对冲击器的配套钻井泵、空压机、钻头等装置的改进。例如，采用新技术、使用新材料研发出更加合理的、具备更高科技含量的旋冲钻井钻头，来进一步提升工作效率;其三是引入计算机模拟仿真系统。应用计算机模拟仿真技术模拟冲击器各个参数，了解冲击器的工作规律，根据精准的数据以及信息进行调整，使冲击器的机构及参数进一步优化、科学化，提升旋冲钻井技术的工作效果[5]。

结束语：在经济快速发展以及工业化进程不断加快的形势下，对石油等资源的需求量也在不断增加，因而也推动了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。

参考文献：

[1]宋文.旋转冲击钻井技术在石油中的应用分析[J].粘接，2021，46（04）：138-141+165.

[2]韩飞龙.石油钻井中旋转冲击钻井技术运用研究[J].石化技术，2019，26（04）：76+75.

[3]杜坤.冲击旋转钻井技术在石油钻井中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（04）：193-194.