液力衡扭旋冲提速工具及其在达深16井的应用
自激振荡式旋转冲击钻井工具在深井钻井中的应用_刘景涛
25近年来，基于黏滑振动理论，旋冲钻井技术应用于 PDC 钻头取得了突破性进展，实现 PDC 钻头提速及提高进尺。
自激振荡式旋转冲击钻井工具也在试验中取得了较好的效果。
1 工具介绍1.1 工作原理旋冲钻井技术是在旋转钻井的基础上，增加一个自激振荡式旋转冲击钻井工具（旋冲短节）产生的高频冲击作用，使钻头承受周期性的冲击载荷辅助破岩。
旋冲短节的核心部件是自激振荡器和冲击传递杆，辅助破岩主要有两种方式（图1）。
图1 旋冲短节工作原理示意图（1）机械冲击：钻头可以直接与旋冲短节相连，钻井液高速流经内部的自激振荡器，形成水力脉冲作用于冲击传递杆，产生低幅高频机械冲击力传递至钻头，对钻头施加5~20kN、40Hz左右的冲击力，提高钻头破岩效果。
（2）水力脉冲：钻井液高速流经自激振荡器所产生的水力脉冲再向下传递，经钻头水眼喷出，形成脉冲射流作用于井底，强化井底清洗，改善井底岩石的受力状况，降低岩石破坏强度。
1.2 性能参数旋冲短节采用自激振荡腔作为水力振荡元件，为保证工具正常工作，钻井过程中必须达到一定的排量；同时为使工具在开泵后能够将冲击振动有效传递至钻头，钻井过程中所施加的钻压必须超过“闭合钻压”。
常见工具的性能参数如表1所示。
表1 旋冲短节性能参数表型号长度 mm 外径 mm 壁厚mm 压力损耗 MPa 使用时间h 耐温℃排量L/s 闭合钻压 t ZJXC-178123018020.51-2≥200200≥32 2.32ZJXC-2031320203252-3≥200200≥42 4.31ZJXC-2301460230323-4≥200200≥506.861.3 工具特点自激振荡式旋转冲击钻井工具在深井钻井中的应用刘景涛１ 李斐１ 孙振２1. 中石化西北油田分公司 新疆 乌鲁木齐 8300002. 中石化江苏油田工程技术研究院 江苏 扬州 225100摘要：为进一步提高塔河工区深井、超深井的机械钻速，在该区块试验了旋冲钻井技术。
钻井旋冲工具提速机理及结构设计
钻井旋冲工具提速机理及结构设计程汉列【摘要】钻井旋冲技术因其快速高效的特点,具有明显的经济效益,因此被广泛应用于各类勘探开发、钻探开采领域,尤其是在页岩气开发中具有巨大的发展潜力.射流式液动冲击工具的能量利用率高,相应的适应性好,具有很高的应用价值.在钻进过程中和螺杆马达钻具配合可以很好的避免施工周期长、钻进效率低、钻探成本高等难题.本文围绕射流式液动冲击共具理论分析与结构设计,对冲击工具工作原理进行简要分析,对工具结构强度进行校核,完成了钻井用射流式液动冲击工具的结构设计.【期刊名称】《粘接》【年(卷),期】2019(040)006【总页数】4页(P186-189)【关键词】钻井工程;旋冲工具;机械设计;钻井提速【作者】程汉列【作者单位】川庆钻探长庆钻井总公司,陕西西安 710018【正文语种】中文【中图分类】TE242在石油钻井过程中钻头的机械效率的高低直接影响钻井效率，而在如今的钻井过程中，随地层厚度的增加，在重力场的作用下，钻井液柱压力增大从而大幅提升了岩石的压缩性，使岩石颗粒间的距离变短，提升了岩石的强度，随围压的增加明显增高，迫使钻头的破岩体积减少，从而降低钻头机械转速，影响了钻井的效率[1]。
如今的钻井工程具有技术密集、高投资和高风险的特点。
钻井技术的优劣和水平直接影响油气勘探开发效益。
在国外市场钻井设备配套、工具仪器研发、钻井高新技术研究与应用得到了高度重视和快速发展，钻井费用的投资也已经转矩了勘探开发总投资的一半以上，钻井新技术的不断滋生，研究力度的不断加大也使得工程研究人员看清钻井技术不仅仅只是打开和建立油气通道，更是为了提高采收率、提高油气井产量等增储上产的新途径和主要方法[2-3]。
常规的旋转钻进方法在这些井的钻进过程中遇到的坚硬地层下并不能得到很好的收益，破岩效果差，钻进效率低问题是目前此方面应该重点解决的，其中井斜问题造成钻井成本的增加，也成为一个很棘手的问题。
在水平井和大位移井中，在位移增加情况下，水平井段的加压难度也不断的提高，这样很容易导致钻具的损坏。
在强研磨地层使用扭冲工具实现提速提效
３ ２ ６ ５ ～３ ５ ｌ ５ ｍ（ 共２ ５ ０ ｍ ），属沙 三 中、下 ，以深 灰 色泥 岩 、灰 质泥 岩 、砂 质泥 岩 为主 。Ｐ Ｄ Ｃ ＋扭冲 进 尺２ ５ ０ ｍ ，纯钻 时间４ ４ ． ０ ３ ｈ ，机械钻 速 ５ ． ６ ８ ｍ ／ ｈ ，行 程钻 速 ３ ｍ ／ ｈ ，与 同井 同地层 前后 两次 单独 使用 Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头钻 进 的井段 相 比，Ｐ Ｄ Ｃ ＋扭 冲 工具 机械 钻速 分 别提 高９ ８ ． ６ ％ 、１ １ １ ． ５ ％ 。而 且录 井数 据表 明 （ 见表 ３ ），同井 同地 层 相邻 的５ 趟 钻 中Ｐ Ｄ Ｃ ＋扭冲 的钻进 井 段钻 时 最 低 ，均 值 １ ０ ． ５ ６ ｍ ｉ ｎ ／ ｍ ，且钻 时波 幅最 小 。同时 ，Ｐ Ｄ Ｃ ＋扭冲 时 的钻 进扭 矩也 最低 ，均值 ２ ． ７ ｋ Ｎ・ｍ 。钻 进 扭 矩 可 以和 牙 轮 钻 头相 媲 美 ，而 且 扭 矩波 动 最 小 ，仅 为 １ ． ４ ｋ Ｎ・ ｍ。在 整 个 钻进 过
２ 扭 冲工 具使用 特点与技 术优势
扭冲工 具使用特 点与技术优 势如 图２ 所示 ：
４ ． １ 樊５ ５ 井
试 验井段 ：３ Ｉ ９ ８． ０ ６～ ３ ４ ３ ０ Ｉ ｌ ｌ 完钻 （ 共
２ ３ ２ ． ９ ４ ｍ ） ，属 沙 四下 ，为紫 红色 细砂 岩 、暗 紫色
关键词 ： 胜 利油 田 ； 钻井 ； 扭 冲 工具 ； 提速提 效 ； 强研磨 地层
中 图分 类号 ： Ｐ ６ ３ ４
文 献标识码 ： Ａ
文章 编号 ： １ ０ ０ ９ — ２ ３ ７ ４（ ２ ０ １ ３） ０ ５ － ０ ０ ３ ３ — ０ ２
１ 扭 冲工具基 本工作原 理和功 能
深井、超深井钻井提速工具的分析及应用
深井、 超 深 井钻 井提 速 工具 的 分 析 及 应 用
宋 咏 弘 ， 邓 元 洲
（ １ ． 四川 川庆 石油钻 呆科技 有 限 公司 ， 四川 广 汉 ６ １ ８ ３ ０ ０ ； ２ ． 中石油 川庆 钻探 司钻采 工程 技 术研 究院 ， 四川 广 汉 ６ １ ８ ３ ０ ０ ）
具 及钻 头 寿命 ， 减少起下钻次数 ， 减短钻 ＿ ｊ 牛 时间 ， 大 幅 度 地提 高 了机 械 钻 速 、 很大 程 度上 降 低 了钻 井 成本 ， 取
到很好 的经 济效 益 。
涡轮 钻具较 螺 杆钻 具有 ４ 个性 能优 势 。 （ １ ） 具 有 高转 速 小扭 矩 的软 特 性 ， 尤 横 向振 动 ， 机
越 杂 ， 钻Ｊ ｆ 难 也 ． 越来越大 ， 主 要 表 现 ： 地 层 可 钻
，
轴 向负载 。
泥浆 通 过 涡轮
埘钻 的抗 高 温 ｆ ｌ 性 能要 求 高 ， 钻
难、 地
匝情 址｛ 迂杂 等 ～ Ｊ 亡 是深 部 地 层 机 械 钻 速 低 ， 严 晕 制 约 荷深 Ｊ ｔ 钻 井 速发 ， 凄影 响 善油 气勘 探 丌 发的 进展 ，
摘 要 ： 随着ｊ 戈层 油 气资 源 的 枯竭 ， 国 内油 气勘 探 目标逐 渐 向 深层 转 移 、 、深 井 、 超深 井 井下 复杂 、 机
械 钻速 低 ， 严 重制 约 了深 层油 气资 源的 开发 提 速 工具 可 有效提 高深 井 、 超深 井机 械 钻速 ， 减 少井下
复杂 ， 降低 钻 井成 本 主要 介 绍 了涡轮 钻 具和 扭 转 冲击 器的提速 原 理及提 速 效 果
ｒ
天． 高速 涡 轮 的 输 Ｈ ｛ 转速为 ９ ０ ０ ￣１ ９ ０ Ｏ ｆ ／ ａｉ ｒ ｎ 满 轮 钻 具 主 Ｆ ｈ 涡轮节 和 支承 ２部分构 成 ， 涡轮 节是 涡轮 钻
旋冲螺杆钻井工具研制与应用
项记录。
内部传压传扭机构传递给钻头，增加钻头的破岩效率，
1
提高机械钻速。
工具简介
图1
2
旋冲螺杆钻井工具结构图
工具特点
保证提高机械钻速的同时保证造斜率，造斜率可达到
采用叶片机械、流体力学设计理念，结合仿真模拟
10.42°/30m；②输出扭矩高。工具马达级数小于等于 4
分析和室内试验对旋冲工具冲击机构进行改进 ，通过
3
表1
现场应用
旋冲螺杆室内性能测试技术参数与常规螺杆对照表
钻具型号
弯点距
排量
压降
转速
输出扭矩
振动频率
（1.5°）
（mm）
（L/s）
（MPa）
（r/min）
（N·m）
（Hz）
旋冲螺杆
7XCLG176-4
1350
31
4.5
112
10000
30~40
介质清水
常规螺杆
7LZ172-5
1650
31
3
140
7031
较软，钻头冠部采用抛物线形，切削齿采用 19mm 的复
合片，为提高机械钻速选用较小的后倾角 5 刀翼钻头；
下部地层软到中硬，钻头冠部采用双锥形，切削齿采用
16mm 的复合片，为提高单趟进尺选用较大的后倾角 6
刀翼钻头[5]。
3.3
具体施工情况
第一趟钻于 8 月 25 日 15:00 井口测试，正常工作排
主要包括：①地层数据：深度、层位、温度、地层压力、地
层岩性。②邻井信息：复杂事故、钻头、钻具、钻井液性
能、注采信息。③井位信息：地理位置、井口坐标、施工
井深、造斜率要求、造斜深度、井身结构设计、井眼轨迹
液动旋冲钻井工具研制
液动旋冲钻井工具研制
郑瑞强;李玉海
【期刊名称】《石油矿场机械》
【年(卷),期】2016(045)008
【摘要】液动旋冲工具是一种高频扭转冲击类钻井提速工具,该工具可在钻头上附加高频周向冲击力和轴向水力脉冲,使钻头和井底始终保持连续的高频切削,消除了“粘滑现象”.保护了钻头、减少岩屑重复切削,提高机械钻速.介绍了该工具的工作原理,设计参数,以及动力系统、冲击系统、传压传扭系统的结构设计.现场试验结果表明,该工具工作原理正确,操作简单,使用寿命长,配合PDC钻头可大幅度提高深井硬地层机械钻速.
【总页数】5页(P61-65)
【作者】郑瑞强;李玉海
【作者单位】大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院,黑龙江大庆163413;大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院,黑龙江大庆163413
【正文语种】中文
【中图分类】TE921.2
【相关文献】
1.水平井专用液动旋冲工具研制与应用 [J], 侯圣;李玉海;万发明;赵毅
2.CQS型旋冲钻井工具的研制与试验 [J], 张汉林;拓伯民
3.液动旋冲工具的研制 [J], 郑瑞强
4.旋冲螺杆钻井工具研制与应用 [J], 王伟; 张士新; 郑瑞强; 侯圣; 谷玉堂; 王春华
5.水力旋冲钻井工具破岩影响因素模拟及应用 [J], 肖新磊
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扭力冲击器在大庆油田肇深17井的试验应用
扭力冲击器在大庆油田肇深17井的试验应用李欢欢;王玉玺;李秋杰【摘要】Drilling speed rising in deep wells has experienced with good effects in Daqing oilfield for many years and the new technologies were tested in 2012.TorkBuster torque compactor was introduced for testing in well Zhaoshen 17, the av-erage ROP was 4 m/h even up to 8m/pared to the conventional drilling in the same interval, at least 5 pipe trips and 5 working days were saved.The successful application of torque compactor in well Zhaoshen 17 could be a new ap-proach to drilling speed rising in Yingcheng group and the below formations in.% 大庆油田深井提速已经开展多年,取得了良好的效果,2012年不断试验提速新技术,在肇深17井试验引进TorkBuster扭力冲击器,取得了新进展,获得了较高的机械钻速。
扭力冲击器工作井段平均机械钻速达到4 m/h,最高达8 m/h,相同井段同比常规钻井节省起下钻至少5趟以上,节省周期13天。
与同区块肇深井比较,钻速有较大的提升。
扭力冲击器在肇深17井的试验成功,为大庆油田营城组及以下地层钻井提速提供了新途径。
【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】4页(P44-47)【关键词】扭力冲击器;钻井提速;PDC钻头;大庆油田;肇深17井【作者】李欢欢;王玉玺;李秋杰【作者单位】大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413;大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413;大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413【正文语种】中文【中图分类】TE242.7近年来，大庆油田开展了钻井提速提效专项技术攻关，随着空气钻井、复合钻进、钻头优选和防斜打快等技术的不断完善，钻井速度逐年提高。
扭力冲击器在渤海某探井中的应用
2019年06月扭力冲击器在渤海某探井中的应用汤柏松1崔国杰1徐鲲1杨林朋2谭雨亭2（1.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津300459；2.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津300452）摘要：垦利某1井深部地层岩性复杂、可钻性差等因素是制约工程施工的主要因素，引入国内外较为先进的扭冲钻具来攻克潜山硬地层取得了很好的效果，为深层探井钻井提速积累了宝贵经验。
关键词：潜山地层；旋转防喷器；扭冲钻具；配套技术；作业效率1背景扭力冲击器以攻击性强、循环压耗小而著称[1]，该工具配合高强度PDC 钻头在硬、极硬地层钻进中效果突出，成为目前国内外深井硬地层破岩工具首选；其在垦利某1井成功应用有效地提高了机械钻速，降低作业成本，实现了垦利某1井复杂深部井段的成功钻探，为深层探井钻井提速积累了宝贵经验。
2钻探技术难点垦利某1井是一口部署在垦利某北构造的预探井，设计井深4110m 。
本井主要钻探目的是揭示下古生界和太古界潜山内幕含油气性；探索垦利某北构造潜山内幕地层层序。
本井6″井眼揭示下古生界和太古界潜山内幕含油气性。
寒武-奥陶系和太古界经历多期构造地质运动，地层岩屑较为复杂。
寒武-奥陶系以安山岩、玄武岩、英安岩、凝灰质泥岩等岩性为主，太古界界面为混合岩，根据测井资料显示3856m 至井底，地层密度高达3.4g/cm 3。
地层古老、致密、研磨性强、硬度高、机械钻速低。
3扭力冲击器应用效果3.1扭冲工具介绍在钻进过程中PDC 钻头的运动是极其无序的，包括横向、纵向和扭向的振动及这几种振动的组合。
钻遇硬地层时由于PDC 钻头上的扭力不足而出现暂时停顿，当钻柱上的扭力应力突然达到剪切破碎地层所需的扭矩时，则钻柱上积蓄的能量突然得到释放。
PDC 钻头的粘滑现象导致钻柱扭转振荡、钻进过程不稳定，不但容易造成复合切削片崩齿，也易使钻头松扣，诱发井下事故。
扭力冲击器是针对地层研磨性强，可钻性差，机械钻速低等技术难点研发的钻井技术，扭力冲击器给PDC 钻头的是一个高频、均匀的扭力冲击，顶驱提供给钻头径向剪切力，同时扭力冲击器给钻头施加一个径向剪切力，两种剪切力的叠加能有效破碎岩石，极大提高机械钻速，并能延长钻头寿命[2]。
旋冲振荡钻井提速工具的应用探讨
旋冲振荡钻井提速工具的应用探讨摘要：随着我国科学技术的深入研究和开发，为了针对PDC钻头受力状态，提高硬质地层的机械钻速，解决PDC钻头在硬质地层出现的黏滑振动问题，对旋冲振荡钻孔提速工具进行了进一步的研究，这类工具是将高压钻井作为驱动介质，形成轴向冲击及扭转冲击。
此次针对旋冲振荡钻井提速工具的内部腔体钻井液压力分布进行了分析，总结了工具的冲击功、频率等性能参数，充分表明旋冲振荡钻井提速工具在双向冲击作业中产生的冲击载荷，会因为排量的增加而上升，旋冲振荡钻井提速工具具有提速减震的作用，在井段中使用将可以有效提高机械钻速，PDC钻头也不会发生崩齿问题。
关键词：旋冲振荡；钻井提速工具；应用引言石油是我们生活、生产等方面不可缺少的能源，随着时代的发展和进步，对石油能源的消耗不断提升，这也推动了我国石油行业的进一步发展，近些年石油行业勘探深度及钻井深度也在逐渐增加，井深从浅层逐渐转入深层，超深层，深部地层和浅层不同，地质条件相对比较复杂，岩石硬度颇高，其可钻性比较差，所以，对钻井提速方面有着极高的要求。
当前深部地层钻井存在较多问题，传统钻井方式一旦探入深层工作，深部硬地层中钻进机械钻速较差，导致钻具较易被损坏，需花费大量的起钻成本；当前高效破岩技术在深部地层使用效果差，导致钻头发生粘滑、钻头拖压等问题；采买国外先进的钻具技术需要投入大量的成本，工具维护方面存在较大难度。
相关数据表明，西南地区等油气田钻高研磨性地层在总钻井深度中达到三分之一，是全井耗费的钻井时间的百分之七十。
旋转冲击钻具提速工具本身的工作特性目前被广泛的运用于石油行业当中。
一、工作原理旋冲钻井技术以旋转钻井为前提，提升一个自激振荡式旋转冲击钻井工具形成的高频冲击作用，让钻头承受周期性的冲击载荷辅助破岩。
自激振荡器及冲击传递杆是旋冲短节的主要部件，辅助破岩的方式主要为下面几种。
首先，机械冲击。
钻头能够直接连接旋冲短节，钻井液流经内部自激振荡器，产生水力脉冲冲击传递杆上产生作用，形成低幅高频机械冲击力传递到钻头，给钻头增加冲击力为5-20kN、40Hz，让钻头破岩效果得到有效提升。
旋冲振荡钻井提速工具的研制与应用
旋冲振荡钻井提速工具的研制与应用摘要：目前，我国是科学技术快速发展的新时期，针对PDC钻头在硬质地层出现的黏滑振动问题，为改善PDC钻头受力状态，提高硬质地层的机械钻速，研制了旋冲振荡钻井提速工具。
该工具以高压钻井液为驱动介质，能同时产生轴向冲击和扭转冲击。
文中对工具的结构与原理进行了阐述，分析了工具内部腔体钻井液压力分布，计算得到了工具的冲击频率、冲击功等性能参数。
室内实验结果表明：旋冲振荡钻井提速工具能实现轴向和扭转相耦合的冲击载荷，工具冲击频率和压降随着排量的增大而增大。
现场试验结果表明：该工具能够实现提速减振效果，应用井段平均机械钻速提高了59.46%~84.33%，PDC钻头未出现崩齿现象。
关键词：机械钻速；旋冲振荡；轴向冲击；扭转冲击；现场应用引言近年来，随着我国石油行业勘探深度和钻井深度的不断增加，井深由浅层逐渐向深层、超深层延伸，深部地层具有地质条件复杂，岩石硬度高，可钻性差的特点，严重制约了钻井提速的需求。
目前深部地层钻井仍存在着以下难题，一是传统钻井方式在深部硬底层中钻进时机械钻速不高，并且钻具极易损坏，增加了额外的起钻成本；二是国内现有高效破岩技术在深部地层中应用效果不好，并且极易产生钻头粘滑、振动、钻头脱压等问题；三是购买国外先进钻井技术花费巨大，并且工具维护较为困难。
资料显示，在玉门、西南地区等油气田钻遇的高研磨性地层能占到总钻井深度的三分之一，所耗费的钻井时间可达到全井耗时的70%。
旋转冲击钻井提速工具由于其特有的优点，被越来越多专家学者所重视。
1工作原理旋冲钻井技术是在旋转钻井的基础上，增加一个自激振荡式旋转冲击钻井工具（旋冲短节）产生的高频冲击作用，使钻头承受周期性的冲击载荷辅助破岩。
旋冲短节的核心部件是自激振荡器和冲击传递杆，辅助破岩主要有两种方式。
（1）机械冲击：钻头可以直接与旋冲短节相连，钻井液高速流经内部的自激振荡器，形成水力脉冲作用于冲击传递杆，产生低幅高频机械冲击力传递至钻头，对钻头施加5~20kN、40Hz左右的冲击力，提高钻头破岩效果。
新型提速工具在石油钻井中的应用与实践研究董鑫鑫刘云飞
新型提速工具在石油钻井中的应用与实践研究董鑫鑫刘云飞发布时间：2021-11-10T08:21:36.581Z 来源：《基层建设》2021年第21期作者：董鑫鑫刘云飞[导读] 我国从事石油和钻井活动的工作都是很有系统性的,对于个人和财物消耗量也很多。
为降低石油开挖钻井的费用,就要引入新的工艺和技术,以改善和增加石油开挖钻井速度。
随着我国石油钻井技术和工艺的改革与发展,新型的提速机械设备应运而生。
中国石化中原石油工程公司钻井二公司河南濮阳 457001摘要:我国从事石油和钻井活动的工作都是很有系统性的,对于个人和财物消耗量也很多。
为降低石油开挖钻井的费用,就要引入新的工艺和技术,以改善和增加石油开挖钻井速度。
随着我国石油钻井技术和工艺的改革与发展,新型的提速机械设备应运而生。
此篇论文是针对石油天然气钻井中新型提速机械设备的应用和实践而写的。
关键词:石油钻井;新型提速工具;应用;实践由于我国油田土壤勘探的新技术不断地被科学家们研究和开发出来, 新型的提速钻井工具也越来越引起关注。
尤其是目前我国深井工程的数量正在逐步增加,那么新型的提速手段就一定会切实发挥作用。
1 石油勘探新型技术作用随着我国特色社会主义经济和市场的不断繁荣与完善,石油工业的价值也逐渐得到人们的广泛关注和高度重视。
为更好地促进我国石油生产率的提高,就需要充分运用科学和技术来加强石油开采勘探。
因此新型技术在我国石油开采活动中运用的几率得到持续增加,同时在一定程度上也降低石油开采的成本。
因此,结合实际情况深入分析对石油资源勘探新型技术的应用。
2 钻井提速的过程中所存在的问题以及需要采取的解决策略无论是锥式定向井的提速钻入,还是丛式钻入井的提速钻入,为有效避免对于 mwd 仪器钻入信号提速传输的巨大干扰,就要及时采取提速钻入手段。
在不必再因为需要同时针对机械水泵钻头装置和气动设备本身进行定期修理或者进行更换时,就已经可以充分考虑并做到通过提升机械水泵的气动操作控制功率,由于机泵钻头的气动喷嘴产生射流所致而引起的钻头冲击控制能力可以有所提高。
液力旋转冲击器在江苏HX35井辉绿岩井段的使用与认识
941 HX35井概况位于江苏省高邮市，是一口滚动勘探井，井型定向井。
设计井深3511m（垂深2990m），轨道类型三段制：直-增-稳，设计造斜点1612m，定向增斜到2300m井斜达到51°，稳斜到底。
全井平均机械钻速7.03m/h，钻井周期39.17天，建井周期54.67天，动用钻机1.63台月，钻机月速2093.25m/台月。
2 液力旋转冲击钻井工具2.1 液力旋转冲击器工具型号ZJXC-178，长度1.23m，冲程40mm，工作扭矩为常规钻杆的1.5倍，上扣压力4.5MPa，外径178.8mm，内径60mm，两级振荡腔，理论工作压差1MPa，寿命180h，在32L/s的排量下，频率可达1200次/分钟，扣型430*410。
图1 液力旋转冲击器基本结构2.2 工作原理该工具是在旋转钻井的基础上，通过自身二级振荡腔结构，在高速流体经过振荡腔时，产生脉冲压力，这种压力传递到下部冲击装置，产生纵向振动，该装置下部与钻头连接，带动钻头振动，从而在钻头旋转的同时，给钻头一定频率的冲击功，使钻头齿下岩石造成应力集中，降低岩石塑性、增加脆性，迅速产生脆性破碎坑；同时，产生的破碎坑给旋转剪切创造了条件，从而提高机械钻速。
3 使用情况该工具在HX35井分别在2862～2877m、3076.30～ 3146.89m和3155.99～3267.51m共使用三次，使用总时间为106.66h，其中纯钻时间为90.49h，循环时间为16.17h。
第一次由于PDC钻头泥包起出，第三次入井由于PDC钻头非正常损坏，难以对这两次的实际效果做出客观评价。
因此，只对第二次入井所钻的辉绿岩地层，与前趟钻未使用液力旋转冲击时，钻头类型、钻具组合、钻进参数及地层岩性都基本相同的情况下进行对比。
3.1 使用井段及岩性3076.30～3146.89m，地层阜一段，主要岩性为辉绿岩、变质泥岩。
3.2 钻具组合Φ216mmHJ517G（15*2，20*1）+Φ178mm液力旋转冲击器+411*4A10+Φ214STB +Φ159mmNDC+Φ159SD C+Φ214STB+Φ159SDC*8根+4A11*410+Φ127HWDP*19根+411*4A 10+Φ127柔性加压器+Φ165随钻震击器+4A11*410+Φ127HWDP*2根+Φ127DP*9根。
旋冲振荡钻井提速工具的研制与应用刘孝华张璞
旋冲振荡钻井提速工具的研制与应用刘孝华张璞发布时间：2021-08-09T07:16:36.541Z 来源：《基层建设》2021年第15期作者：刘孝华张璞[导读] 聚晶金刚石复合片钻头是在钻井中最为常用一种钻头，但是它存在着一个严重的问题，就是在硬质的地层会出现黏滑震动，为了改善这个问题，即改变钻头的受力时的状态中石化中原石油工程有限公司钻井二公司河南濮阳 457001摘要：聚晶金刚石复合片钻头是在钻井中最为常用一种钻头，但是它存在着一个严重的问题，就是在硬质的地层会出现黏滑震动，为了改善这个问题，即改变钻头的受力时的状态，提高钻头在硬质地层的机械钻速，减少钻井的时间，研究者们研究出来了旋冲振荡钻井提速工具。
这种工具的驱动介质与一般的钻井并不相同，它的驱动介质是高压的钻井液，它能够同时产生轴向的和扭转的冲击。
这篇文章中主要对这种新研制的提速工具的结构，与其工作的原理进行了详细的描述，分析了新型工具不同于一般钻井工具的钻井液在内部腔体中的压力分布，通过计算得出工具的多种性能参数，其中较为重要的参数有钻井机的冲击频率和冲击功，这两个参数需要经过多次的试验和精准的计算来得出。
关键词：旋冲振荡；钻井；提速工具一、引言在我国经济高速发展的当下，资源开始短缺，尤其是随着汽车等行业的发展，油气资源匮乏，但是浅层可以开发的资源已经越来越少，为了解决资源短缺问题，不得不考虑开发深层的油气资源，但是深层的地质十分的复杂，成为了深度开发油气资源的一大难题。
开发深层资源的方法首先就是钻井，在钻井的过程中，到地下深层、超深层的地方就会存在一些难钻的岩石，例如花岗岩、硬砂岩、砾岩等是非常坚硬的，加大了钻井的难度，该新型的钻头就是为了解决这个问题而被研制出来的，它的破岩效率对于一般的牙轮和金刚石钻头是具有很大的优势的，使用寿命更是高于普通的这两种钻头，所以在这种钻头被研制出来以后就迅速被广泛应用在对于深部硬地层的钻井工作。
但是在应用过程中发现这种钻头在进行硬质地层的破岩工作时，有一个严重的问题，钻头在工作过程中存在着黏滑振动的现象，这种现象会在一定程度上降低钻头的机械钻速，还会大大缩短钻头的使用寿命。
旋转冲击钻井提速装置的研制与应用
旋转冲击钻井提速装置的研制与应用张昕;乔东宇;王新;王新东;李富强;赵益书;唐顺东;汤历平;徐小喧【期刊名称】《钻采工艺》【年(卷),期】2022(45)5【摘要】螺杆钻具配合PDC钻头钻井技术广泛应用于深部地层的钻进中,该钻井方式中钻头主要采用剪切破岩方式,对研磨性地层效果不佳。
深部研磨性地层岩石强度高、研磨性强,钻齿常无法有效地吃入地层,机械钻速普遍较低。
针对这一难题,研制了旋转冲击钻井提速装置,用于在常规钻井方式的基础上对钻头施加高幅低频的轴向冲击载荷。
旋转冲击一方面在对岩石冲击后形成破碎坑便于钻齿吃入,另一方面对钻头施加周期性的钻压,改善钻头的破岩状态并大幅提高机械钻速。
在给出旋转冲击钻井提速装置结构与工作原理的基础上,开展了冲击频率、冲击力、冲击功和关键零件强度等计算,分析表明所设计结构满足现场对复合钻进的要求。
该装置在玉门油田鸭西区块进行了现场测试,将PDC钻头与旋转冲击结合的钻进和同一井上趟钻的PDC钻头与螺杆钻具的钻进对比,结果表明采用旋转冲击时机械钻速提高113%。
【总页数】6页(P106-111)【作者】张昕;乔东宇;王新;王新东;李富强;赵益书;唐顺东;汤历平;徐小喧【作者单位】中国石油集团西部钻探工程有限公司工程技术研究院;新疆大学机电工程学院;中国石油集团西部钻探工程有限公司工程处;中国石油集团川庆钻探工程有限公司安全环保质量监督检测研究院;西南石油大学机电工程学院【正文语种】中文【中图分类】TE2【相关文献】1.钻井液力冲击提速工具的研制2.三维振动冲击器钻井提速工具研制与现场试验3.弹簧蓄能激发式旋转冲击钻井装置的研制4.机械式旋转冲击钻井提速工具应用研究5.机械式旋转冲击钻井工具研制及试验因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
钻井提速工具原理及适应性分析
钻井提速工具原理及适应性分析
王青飞;张野;唐启胜;刘颖杰;侯永亮;郑勋
【期刊名称】《机械工程与自动化》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】在石油工程和地质研究等领域中,钻井工程扮演着举足轻重的角色。
为了有效提升钻井效率,提高钻井速度并降低工期成本,近年来一系列新型钻井提速工具应运而生。
对常用钻井提速工具进行详细的探讨,包括其概况、技术原理和适用范围,分析了现有研究的成果与不足,能够为钻井技术人员提供一定的参考和借鉴。
【总页数】3页(P219-221)
【作者】王青飞;张野;唐启胜;刘颖杰;侯永亮;郑勋
【作者单位】中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司;中海石油(中国)有限公司天津分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE242
【相关文献】
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3.高频液力扭转冲击钻井提速工具设计与分析
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5.关于旋冲振荡钻井提速工具的应用分析
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探矿工程（ 岩土钻掘工程） Exploration Engineering （ Ｒock ＆ Soil Drilling and Tunneling）
Vol． 42 No． 1 37 Jan． 2015 ： 31 － 33 ，
液力衡扭旋冲提速工具及其在达深 16 井的应用
PDC 钻头在大庆油田达深 16 井成功应用， 取得了良 总进 好的提速效果。 施工层位营城组—沙河子组， 尺 1360 m， 平均机械钻速 4. 86 m / h， 而邻井平均机 械钻速仅为 1. 1 m / h， 提速效果显著。 因其施工风 险低、 操作简单等特点， 可以广泛应用于深井提速施 。 工 2 2． 1 液力衡扭旋冲提速工具结构原理及特点 工作原理
均机械钻速 4. 86 m / h， 具体情况见表 1 。 3． 2 邻井常规方式钻进情况
第 42 卷第 1 期
表及其在达深 16 井的应用
液力衡扭旋冲提速工具施工情况 机械钻 平均机械 单趟 速 /（ m· 钻速 /（ m· 钻进 尺 /m h －1） h －1） 5. 26 2. 33 6. 92 2. 38 4. 86 纯钻 时间 /h
李秋杰，王春华，李玉海，万发明，李欢欢
（ 大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院 ， 黑龙江 大庆 163413 ） 摘要： 大庆油田深部地层岩石坚硬 、 研磨性强， 运用常规手段钻进， 单只钻头进尺少、 寿命短且机械钻速较低 。 应用 液力衡扭矩提速工具， 有效解决了这些问题， 显著提高了机械钻速和单只钻头的进尺 。 通过达深 16 井的现场试验 证明， 该工具能够使钻头的破岩方式在剪切的基础上附加机械冲击和高压水力脉冲， 有效提高 PDC 钻头剪切岩层 的效率， 为深井提速提供了一种有效的手段 。 关键词： 液力衡扭旋冲提速工具； 机械冲击； 水力脉冲； 达深 16 井 + 中图分类号： TE921 ． 2 文献标识码： A 文章编号： 1672 － 7428 （ 2015 ） 01 － 0031 － 03 Application of Hydraulic Constant Torque Ｒotary Percussion Tool in Dashen16 Well of Daqing Oilfield / LI Qiujie， WANG Chunhua， LI Yuhai， WAN Faming， LI Huanhuan （ Drilling Engineering Technology Ｒesearch Institute of Daqing Drilling and Exploration Engineering Corporation，Daqing Heilongjiang 163413 ，China） Abstract： Due to the hard and strong abrasive rocks in deep formation of Daqing oil field，the use of conventional drilling method with single bit means low run footage，short bit life and low ＲOP； these are effectively improved by the application of hydraulic constant torque rotary percussion tool． The field tests in Dashen 16 well prove that by the use of hydraulic constant torque rotary percussion tool，the rock breaking mode of bit can be attached with mechanical impact and high pressure hydraulic pulse on the basis of shearing，and the shearing efficiency of PDC bit can be greatly improved，which is an effective means to improve ＲOP of deep well drilling． Key words： hydraulic constant torque rotary percussion tool； mechanical percussion； hydraulic pulse； Dashen16 well
工具 冲 击 总 成 主 要 由 凸 轮 组 （ 上 凸 轮、 下凸 轮） 、 复位总成、 钻头连接短节组成（ 见图 2 ） ， 动力系 统带动上凸轮旋转， 与下凸轮接触后产生顺时针方 向及垂直向下的冲击力 （ 如图中箭头所示方 向 ） 。 顺势针方向产生的高频冲击直接作用于钻头 ， 实现 了 PDC 钻头的复合切削。 垂直向下的冲击力通过 复位机构释放， 并回到初始状态， 完成一次冲击及复 位动作。通过顺时针方向附加的高频冲击， 大大缩 “蓄能 ” 短了剪切岩石时的 过程， 减少了钻头的不规 则弹跳， 缓解了常规 PDC 钻进时扭矩的大范围波 “衡扭矩” 实现了 钻进。 动， 2． 1． 2 工具连接方式 液力衡扭旋冲提速工具连接在钻铤与双母接头 之间， 无需重新配置钻具组合。 2． 1． 3 工具的基本参数 178 mm 型液力衡扭旋冲提速工具规格参数
（ 3 ） 纯机械结构， 适用温度高。 工具内部为纯机械零件结构， 无电子元件， 适应 温度高， 可满足深层高温的钻井工况要求 。 （ 4 ） 现场操作简单可行、 安全可靠。 液力衡扭旋冲提速工具配合特殊高效 PDC 钻 头现场应用简单， 对现场条件要求较少， 无需额外的 设备， 现场使用工艺安全可靠。 3 现场应用 达深 16 井是大庆油田安达地区的一口预探井 ，
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概述
大庆油田达深区块 3000 ～ 4500 m 井段为营城 组、 沙河子组， 该层位岩石坚硬， 研磨性强， 应用常规 钻井手段存在以下不足。 （ 1 ） 使用牙轮钻进营城组 600 m 井段需牙轮钻 头 8 ～ 12 只， 平均单只钻头进尺 60. 83 m， 机械钻速 1. 26 m / h， 个别井段单只钻头进尺不足 15 m， 机械 钻速 0. 6 ～ 0. 8 m / h， 钻头使用效率非常低。 （ 2 ） 使用螺杆进行复合钻进只在泉头组以上地 层应用， 登娄库组以下地层应用较少， 而且由于螺杆 钻具在深井中寿命低， 使用效果不理想。 （ 3 ） 应用气体钻井技术在提速和发现储层上可 取得较好的效果， 但还存在一些问题需要解决， 如地 层出水引起的泥包卡钻问题、 气液转换后井壁稳定 问题等， 气体钻井整体提速效果还不是十分明显 。 近年来， 通过应用各种新型钻井工具及优化钻 井参数等方式， 有效地提高了该区块深部地层的钻 井效率。 其 中， 液力衡扭旋冲提速工具与其专用
设计井深 4300 m， 后加深至 4400 m。 其中 2966 ～ 3331 m 为营城组， 主要岩性上部以酸性流纹岩、 火 下部为安山岩； 3331 ～ 4400 m 完钻 山角砾岩为主， 为沙河子组， 顶部岩性为砂砾岩， 中、 下部以砂泥互 层为主。 3． 1 达深 16 井液力衡扭旋冲提速工具施工情况 3． 1． 1 钻具组合 采用钟摆钻具组合， 具体如下： 215. 9 mm 钻 × 0. 25 m + 178 mm 头 液力衡扭旋冲提速工具 × 1. 66 m + 165 mm 箭型止回阀 × 1. 00 m + 165 mm 钻铤 × 18. 28 m + 214 mm 螺旋稳定器 × 1. 59 m + 165 mm 钻铤 × 227. 87 m + 127 mm 钻杆。 3． 1． 2 施工参数选择 根据液力衡扭旋冲提速工具施工方式及井深质 量要求， 采取以下钻井参数： 钻压 80 ～ 120 kN， 转数 70 r / min， 扭矩 9 ～ 18 kN · m， 排量 31 L / s， 泵压 13 ～ 15 MPa； 泥 浆 体 系 为 水 基， 密 度 1. 18 ～ 1. 30 g / 3 cm ， pH 值 9. 5 。 粘度 55 ～ 65 s， 3． 1． 3 施工情况 达深 16 井在三开 3040 ～ 4400 m 井段使用液力 进尺 1360 m， 平 衡扭旋冲提速工具进行提速施工，
邻井常规手段钻进情况统计 平均机械钻速 / （ m· h － 1 ） 2. 68 1. 06 1. 65 2. 00 1. 15 1. 73 1. 36 3. 22 1. 63 2. 71 2. 14 2. 00 1. 61 1. 85 1. 74 1. 83 进尺 / m 271. 55 171. 49 224. 46 369. 11 42. 42 474. 72 360. 93 955. 04 171. 61 131. 80 292. 39 626. 93 504. 06 436. 76 728. 50 257. 00 246. 56 132. 30 349. 80 337. 79 494. 35 359. 14 222. 42 523. 14 304. 01 186. 77 纯钻时间 / h 101. 51 152. 76 219. 14 214. 21 35. 95 237. 14 312. 84 551. 76 110. 00 113. 62 43. 16 242. 27 219. 58 358. 00 201. 50 161. 83 108. 75 68. 25 175. 58 168. 58 267. 00 264. 75 130. 25 273. 75 156. 75 125. 25 单只钻头进尺 使用钻头 数量 / 只 4 2 3 5 1 4 9 4 1 1 3 4 4 4 2 3 2 2 4 3 2 2 1 6 3 3 单只钻头平 均进尺 / m 67. 9 79. 2 68. 6 118. 7 40. 1 238. 8 151. 7 131. 3 117. 6 197. 1 94. 7 98. 2 213. 4 106. 5 81. 8 112. 00