井下增压钻井提速技术探析

井下增压钻井提速技术探析

【摘要】井下增压钻井是当下钻打油气深井的新技术，通过井底钻头喷嘴的高压喷射流来钻制硬地层，提高钻井速度，减少钻井成本的投入。螺杆增压钻井、减震增压钻井、射流增压钻井三种井下增压钻井技术在油气开采方面的使用，大大地促成了油气开发企业以提高深井钻制的速度和质量。

【关键词】石油井下增压钻井新技术提速

1 前言

随着汽车企业的发展，我国石油资源无限制地被开采出来，在地质构造简单的地域石油已经接近枯竭，石油勘探开采逐渐转向复杂地层区域。复杂地层的深井难以钻打，所以速度慢，钻井成本也很高。在这种情况下，必须使用钻井新技术打制复杂地层的深井，提升钻井速度。

2 技术

高压喷射钻井按照增压的方式主要分为地面增压和井下增压两种技术。与地面增压技术相较而言，井下增压技术简单易行。井下增压提速技术，是利用螺杆马达和柱塞泵增加井下钻井液的压力和动力，使钻井液从高压喷嘴射出，辅助井下钻头利用高压快速穿透坚硬的岩石层，提高了复杂地层钻井一倍以上的效率井下增压钻井技术包括射流增压、螺杆增压和减震增压三种技术。

2.1 螺杆增压钻井

井下螺杆增压技术，利用成熟设计的螺杆钻和柱塞泵喷射高压液

体穿透岩层来钻制比较深的油井。井下螺杆增压装置使用螺杆的长度在10m以上，常规螺杆钻在装置的顶部，底部改装的转换接头与增压器连接，使螺杆钻成为井下增压装置的动力结构。增压装置的动力来源于常螺杆钻下部的动力换向机构，动力换向机构的底部安装了增压柱塞泵，动力换向机构中的下拨叉进行往复运动直接带动柱塞泵做柱塞往复运动，将导管中3%-5%的钻井液注入柱塞泵，柱塞泵增加钻井压力，高压钻井液经过超高压流道到达钻头喷嘴，高压钻井液喷出钻头喷嘴形成高压喷射注穿透切割岩层。

螺杆增压钻井装置的井下增压器具有简单的结构和良好的压力控制能力，所以增加的液压具有良好的稳定性。出于这个优点，井下螺杆增压技术使用于中国的大型油田的石油开采和井口试验，并且取得了可观的钻井速度和巨大的成功。

在油气开采方面，复杂的地层结构始终是制约钻井的一大因素，所以井下螺杆增压装置得钻井速度还是受到影响，使用于钻制出于不同地层的深井，提速的程度也会不同。再则，由于研发技术上的先进性，井下螺杆增压的装置和技术适应于中硬地层和坚硬地层的油气井钻制提升钻井的速度特别明显。由于软地层机械钻制深井的技术和速度比较高，井下螺杆增压的装置和技术用于软地层的深井钻制的提速效果并不明显，投入使用的意义不大，所以，井下螺杆增压的装置和技术并不适用于钻制软地层深井。

2.2 减震增压钻井

井下减震增压钻井的工作不使用钻井液水力能量，而是以井底钻

头规律性的横、纵向振动带动增压装置做往复运动，增加部分钻井液的内部压力形成钻头喷嘴的喷射高压液注穿透切割岩层。井下减震增压钻井装置井底钻头增加了横向振动，从而减少了纵向振动，减少增压器筒内部的纵向磨损损坏钻头，以及减少了横纵向运动的震动，起到了保护钻头的作用。

井底钻头纵向振动带动连接轴运转最终带动柱塞做上下往复运动，与顶部钻铤连接的增压器柱塞外筒相对静止，使增压器内部产生液体负压，部分钻井液被抽动到达增压缸内，同时钻头向下纵向振动时带动柱塞向下运动，增加缸内钻井液的液面压力。井下减震增压钻井装置的高压钻井液形成高压喷射注的原理和过程，与井底螺杆增压钻井技术一致。

井下减震增压钻井装置由于研发技术方向上的问题，具有一定的局限性，其动力来源于井下钻头的纵向振动，产生高压液体射流稳定性差，因而不适用于钻制定向油气井和水平油气井。即使如此，井下减震增压钻井技术就减震和增压两项优越的功能也具有较高的先进性和较强实用性，特别使用于坚硬岩层的深井钻打。井下减震增压钻井技术已使用于现场试验胜利油田三口油气井，在大大地提升了钻井的速效的基础上，有效地抑制了井底砖头往复运转的震动，具有很好的减震作用。

2.3 射流增压钻井

射流式井下增压装置在设计上和原理上与其他两种井下增压装置都有所不同，在装置设计上，射流式井下增压装置钻头底部有上

下两级增压装置，通过上下两级增压装置不断改变高压射流的方向增加钻井液的液压。在原理上，射流式井下增压装置的节流元件将钻井液节流压降，使两级增压缸做往复运动，形成高压液体射流。射流式井下增压装置增压的工作过程，由射流原件产生节流压降，节流压降经过流道分别流向增压装置两个活塞缸上，增压缸由于压降的驱动就会带动活塞做向下运动，以增加钻井液井下的压力，形成高压液体射流。增压装置的节流压降，低压流道会关闭，部分钻井液通过射流原件直接流入增压缸，推动活塞做上移运动活塞，吸入更多的钻井液完成增加液压复位过程。

射流式井下增压的结构设计合理，工作性能稳定可靠，充分利用钻井液的在压降和增压两个过程换的能量，大大提高了机械钻井的速率。射流式井下增压技术已用于吐哈油田的油井深钻，使机械钻提速30%以上。

3 结语

提高钻井的速度是油气开发企业提高经济效益的重要手段，以降低钻井的成本投入的目标引进高新深井钻井技术来实现。螺杆增压钻井、减震增压钻井、射流增压钻井三种井下增压钻井技术研发和应用，提高了复杂地层石油深井的钻制速度，降低了油气开发企业的钻井成本的投入，奠定了新时代钻井技术的基础。

参考文献

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