探析井下增压钻井的提速技术

马超

【摘要】随着我国经济的高速发展，对石油资源的需要量不断增加，各种油田钻井工程越来越多。为了有效提高钻井的速度，可以采用井下增压钻井技术，其通过井底啧嘴射流来钻硬质地层，在保证钻井成本低同时，提升钻井的速度。为此，我将要在本文中对井下增压钻井提速技术进行探讨，希望对促进我国油田钻井事业的发展，可以起到有利的作用。

【关键词】井下;增压钻井;提速

一、探析井下增压钻井的现状

随着人们生活水平的不断提高，各种油田采油工程越来越多，传统的地质构造简单地层的石油已经被逐步开采殆尽，更多石油勘探工作专向了深井钻井中，其钻井速度较慢，且钻井的成本较高。为了有效解决该问题，可以增加对新钻井技术的应用，如增压钻井技术，可以有效提升钻井工作开展的效率。

二、探析井下增压钻井的提速技术

高压喷射钻井按照增压的方式，分为地面增压和井下增压。同地面增压技术相比，井下增压技术的应用更加方便。井下增压钻井提速技术，主要是利用螺杆和柱塞泵来增加钻井液的压力和动力，提高钻井液的喷出速度和压力，降低钻头切削的阻力，可以有效提升复杂地层钻井的效率，其在实际使用过程中，主要包括射流增压、螺杆增压和减震技术。

（一）螺杆增压钻井技术

其使用螺杆钻和柱塞泵来喷射出高压的液体，来起到辅助钻井的。井下螺杆增压装置的螺杆长度都在10米以上，让螺杆钻直接成为井下增压装置的动力机构。动力换向机构下拨叉的往复运动来直接带动柱塞泵做往复于东，从而将导管中的钻井液注入到柱塞泵中，经过进一步的加压后，通过超高压流道到达钻头的喷嘴处，并在喷嘴处形成高压射流，从而对岩层进行切削。该螺杆增压装置的结构比较简单，压力的可控性也比较高，压力的波动较小，但装置的成本较高，比较适合在大型油田开采中进行使用，可以得到更快的钻井速度。在实际油气开采过程中，由于地层的情况比较复杂，因此对钻井作业的影响就会比较大，影响钻井速度，导致对不同地质情况地层的钻井速度不同。此外，由于射流的压力很大，因此非常适合在地质硬度较高的地层钻井中进行应用，反而在软质地层的钻井中，效果往往不是很明显。螺杆增压钻井技术的实际应用过程中，通常会配合PDC钻头进行使用，该钻头的内部设置有一根超高压管，其上部会直接连接增压泵的出口，通过钻头内部加工的流道和高压射流喷嘴会直接连接，其超高压喷嘴会直接安装在PDC钻头的刀翼上，并依靠切削齿的后面，利用高压射流来对岩石进行切割。为了进一步增加钻头运行的稳定性，通过采用螺旋刀翼，来分散切削齿切削时指向井壁的切削力，从而降低钻具和井壁之间接触应力，达到减少钻头回旋运动次数的作用。通故对钻头进行混合布齒，相当于起到了增加布齿密度的作用，可以有效避免钻头在软硬界面处出现振动的情况，进一步提升钻头运行的稳定性。通过对刀翼采用不等距离布置，采用非对称式的结构，可以进一步避免钻头在软硬交接处出现振动现象，进一步提升钻头钻井的稳定性。对钻头还可以使用保径块，可以进一步增加钻头和井壁的接触面积，可以起到提高钻头稳定的目的，还可以让PDC齿进一步发挥保径的作用。

（二）减震增压钻井技术

该装置在实际应用过程中，并不会对钻井液水力的能量进行应用，而是以井底钻头规律性横、纵向振动来带动增压装置来做往复运动，从而提升钻井液的压力，并让其以射流的方式从喷嘴中喷出，从而起到有效的切割岩层的作用。由于井下减震增压装置充分利用了钻头的横向振动力，可以有效降低了钻头的纵向振动现象，提高了钻头作业的稳定性，起到了有效的钻头保护作用。井下钻头径向振动带动连接轴进行运动，从而让活塞进行往复上下运动，与顶部钻铤连接的增压器柱塞外筒相对静止，这会让增压器的内部产生负压，很多钻井液会被抽人到增压缸内，提高了缸内钻井液的压力。减振增压装置产生高压射流的原理和螺杆增压钻井技术是一致的。井下减震增压装置由于技术设计上的原因，造成其使用范围存在一定的限制，其动力主要来源于井下钻头的纵向振动，造成井下射流的稳定性较差，因而并不适合在定向油气井的钻井中进行应用。减振增压钻井技术在实际应用中，除了可以增压外，还能够起到有效的减振作用，提升钻头钻进的稳定性，降低钻头破损情况的发生，非常适合在硬质地层钻井中进行应用。该技术当前在胜利油田的钻井中得到了很大的应用，有效提高了钻井的速度，并起到了很好的钻井振动抑制作用。

（三）射流增压钻井技术

射流增压钻井技术在装置结构和工作原理上和其它装置有着非常大的不同，其在结构设计上，会在增压钻头的底部增加两个增压装置，通过上下两级增压装置的不断改变，来增加钻井液的压力。其在工作原理上，利用增压装置中的节流元件，来改变装置液压缸上下部分的压力，让增压缸的活塞做上下往复运动，从而形成高压射流。该装置在实际运作中，是利用射流元件来产生节流压降，把让节流压降通过流道流向增压装置的两个活塞缸上，增压缸在上下不平衡压力的作用下，就会做往复运动，以此来增加钻井液的压力，并以此来形成高压的射流。增压装置的节流压降，会让低压流道关闭，部分钻井液会通过射流原件进入到增压缸内，从而推动活塞向上进行运动，从而吸入更多的钻井液，以此来完成液压的复位，然后反复进行该流程，以此来源源不断产生高压射流。该装置的结构比较简单，设备运转的可靠性比较高，能够通过节流阀的开关，对钻井液的压力充分进行利用，可以有效提升钻井工作的效率，该射流井下增压技术当前在吐哈油田中已经开始应用，可以有效提升钻井速度百分之三十以上。

三、结语

随着对油气资源的不断增加，各种钻井工程越来越多，钻井地质条件也越来越复杂。为了进一步提升钻井的速度和质量，可以进一步增加对增压提速钻井技术的应用，进一步促进我国钻井事业的发展。