提速工具简介
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提速工具简介
目录
一、液动旋冲工具 二、涡轮钻具 三、水力震荡器 四、冲击钻井工具
Байду номын сангаас 一、液动旋冲工具
1.研发背景
油田深部地层岩石坚硬、研磨极值高，应用常规牙轮钻 头钻进，单只钻头进尺少，需要多次起下钻且机械钻速较低； 应用螺杆进行复合钻进时，由于深井中温度较高，螺杆寿命 低、使用效果不理想；此外采用气体钻井技术钻进可较大提 高机械钻速，但还存在地层出水易引起的泥包卡钻和气液转 换后井壁稳定问题等，且气体钻井设备复杂，成本相对较高。
2.结构及原理
自主研发的液动旋冲工具能够通过钻井液提供的动力， 在周向产生高频冲击，在轴向产生水力脉冲，使钻头的破岩 方式由普通的刮削转变为机械冲击与水力脉冲相结合的破岩 方式，有效提高PDC钻头在深井硬地层中的剪切岩层效率。
一、液动旋冲工具
2.结构及原理
液动旋冲工具有效解决了PDC钻头在深井硬地层、软硬交错地层 钻进时，钻柱的纵向弹跳以及扭向粘滑现象。
液动旋冲工具配合与北京合作研发的特殊高效PDC钻头现场施工简单，对现场条件
要求较少，无需额外的设备，即使工具失效也可作为短接继续钻进，确保施工安全可靠。
一、液动旋冲工具
4.技术参数
序号 1 2 3 4
型号 127 178 196 279
适应井眼尺寸 6″
8 1/2″ 9 1/2″ 12 1/4″
总长m 外径mm 1.22 132 1.66 182 1.66 196 1.58 279
井号：芳深4-平1 井段：2502-2811 m 进尺：309m 钻速：8.22m/h 纯钻：37.61h 起钻原因：地质取心
616/A195313
635/8580002
井号：达深21 井段：2749.09-3254.2m 进尺：505.11m 钻速：3.0m/h
冲击锤 锤座
一、液动旋冲工具
1.研发背景
国外
TorkBuster 扭力冲击器是美国阿 特拉( ULTERRA)UD 公司研发的产品， 是一种纯机械动力工具。它将钻井液 的流体能量转换成扭向的、高频的 (每分钟750～1500次)均匀稳定的机械 冲击能量，并直接传递给PDC钻头。
分流机构 锤体 钻头连接短节
(2）提高PDC钻头的适用性和耐久性；
针对液动冲击特殊研制了高效PDC钻头，采用优质抗冲击PDC复合片，并设计了适合 冲击钻进的冠部曲线及翼型，配合液动旋冲工具使用，使原来只能用牙轮钻头钻进的深 部地层实现了PDC钻头钻井，提高机械钻速、使用寿命和安全性。
一、液动旋冲工具
3.技术特点
（3）液动脉冲辅助破岩；
液动旋冲工具内部独特的液力冲击转化机构，改变了钻井液水力流场，形成了高频
的水力脉冲波动，提高了井底岩屑的清洗和运移，减少岩石重复切削，进一步提高钻速。
（4）纯机械构造，适用温度高；
工具内部为纯机械零件构造，无电子元件，适用温度高，
可满足深层高温的钻井的工况要求。
（5）现场操作简单可行、安全可靠。
安全可靠的 防脱结构
钻井液驱动动力机构带动上盘阀产生周期性脉冲对锤头做功，从而在钻头扭向上产 生均匀稳定的高频冲击力，使钻头和井底始终保持连续的高频切削, 提高剪切效率。
一、液动旋冲工具
3.技术特点
(1）提供额外的周向高频冲击力，消除粘滑现象，辅助PDC钻头剪切岩层；
液动旋冲工具内部的高频冲击机构带动PDC钻头在圆周方向实现高频冲击运动，可 有效减少了粘滑现象，提高破岩效率，减少反冲扭力，有利于定向工具面的控制；这种 高频冲击力能够在较硬地层钻进时预先形成岩石裂纹和预破碎，改善了PDC钻头的切削 环境，达到辅助PDC钻头剪切岩层的作用。
一、液动旋冲工具
1.研发背景
针对以上问题，国内外已尝试了多种工具，见到一定的 提速效果，但存在工具寿命低、技术不成熟、工具数量不足、 费用高等诸多问题。
国内
水力脉冲提速工具 井底增压辅助射流工具 SLTIT型扭力冲击器
国外
液动冲击锤 扭力冲击器
一、液动旋冲工具
1.研发背景
国内
SLTIT型扭力冲击器是胜利油田钻 井院研发的产品，它能够实现机械剪 切、水力和扭转冲击3种破岩方式。该 工具利用钻井液驱动内部冲击锤做反 复的扭转冲击，将部分流体能量转换 成一定频率、周向扭转、冲击型的井 底机械破岩能量，并传递给钻头。
635/1400
井号：城探1 井段：4357-4954m 进尺：597m 钻速：4.21m/h 纯钻：141.75h
635/8263
井号：古城9 井段：4526-5157 m 进尺：631m 钻速：5.06m/h 纯钻：124.92h
一、液动旋冲工具
6.现场工艺研究—配套钻头研选
由于工具对钻头施加额外的周向高频冲击和轴向水力脉冲，因此对钻 头提出了更高的要求。结合工具特点及不同地层的地质情况，研发了635系 列专用PDC钻头（已升级换代至四代），并优选了616系列进口钻头。
两端扣型 上：NC38、下：3 1/2″REG 上:NC46、下:4 1/2″REG 上:NC56、下:4 1/2″REG 上:NC61、下:6 5/8″REG
压降MPa 2-3 2-3 2-3 2-3
总重Kg 86 270 360 600
5.室内试验
一、液动旋冲工具
试验目的： 1.测试工具在钻压下运转情况； 2.测试工具在设计排量下运转情况。 试验结果： 工具6L/s时启动，30L/s时运转正常， 加钻压16t工具动作正常。
一、液动旋冲工具
5.室内试验
试验目的： 1.测试工具在设计排量下震动频率。 试验结果： 运转正常，各型号工具测试频率分别为40~60Hz。
F1300泥浆泵
BSZ600高级震动分析仪
一、液动旋冲工具
6.现场工艺研究—配套钻头研选
由于工具对钻头施加额外的周向高频冲击和轴向水力脉冲，因此对钻 头提出了更高的要求。结合工具特点及不同地层的地质情况，研发了635系 列专用PDC钻头（已升级至四代），并优选了616系列进口钻头。
一、液动旋冲工具
1.研发背景 国外
TorkBuster 扭力冲击器系列产品
(a)127mm 扭力冲击器 (b)165mm 自带扶正器 (c)219mm 扭力冲击器 (d)279mm 自带扶正器
使用TorkBuster时， 使用与之配套的阿特拉UD 型PDC钻头，以达到最理想 的应用效果。
一、液动旋冲工具
目录
一、液动旋冲工具 二、涡轮钻具 三、水力震荡器 四、冲击钻井工具
Байду номын сангаас 一、液动旋冲工具
1.研发背景
油田深部地层岩石坚硬、研磨极值高，应用常规牙轮钻 头钻进，单只钻头进尺少，需要多次起下钻且机械钻速较低； 应用螺杆进行复合钻进时，由于深井中温度较高，螺杆寿命 低、使用效果不理想；此外采用气体钻井技术钻进可较大提 高机械钻速，但还存在地层出水易引起的泥包卡钻和气液转 换后井壁稳定问题等，且气体钻井设备复杂，成本相对较高。
2.结构及原理
自主研发的液动旋冲工具能够通过钻井液提供的动力， 在周向产生高频冲击，在轴向产生水力脉冲，使钻头的破岩 方式由普通的刮削转变为机械冲击与水力脉冲相结合的破岩 方式，有效提高PDC钻头在深井硬地层中的剪切岩层效率。
一、液动旋冲工具
2.结构及原理
液动旋冲工具有效解决了PDC钻头在深井硬地层、软硬交错地层 钻进时，钻柱的纵向弹跳以及扭向粘滑现象。
液动旋冲工具配合与北京合作研发的特殊高效PDC钻头现场施工简单，对现场条件
要求较少，无需额外的设备，即使工具失效也可作为短接继续钻进，确保施工安全可靠。
一、液动旋冲工具
4.技术参数
序号 1 2 3 4
型号 127 178 196 279
适应井眼尺寸 6″
8 1/2″ 9 1/2″ 12 1/4″
总长m 外径mm 1.22 132 1.66 182 1.66 196 1.58 279
井号：芳深4-平1 井段：2502-2811 m 进尺：309m 钻速：8.22m/h 纯钻：37.61h 起钻原因：地质取心
616/A195313
635/8580002
井号：达深21 井段：2749.09-3254.2m 进尺：505.11m 钻速：3.0m/h
冲击锤 锤座
一、液动旋冲工具
1.研发背景
国外
TorkBuster 扭力冲击器是美国阿 特拉( ULTERRA)UD 公司研发的产品， 是一种纯机械动力工具。它将钻井液 的流体能量转换成扭向的、高频的 (每分钟750～1500次)均匀稳定的机械 冲击能量，并直接传递给PDC钻头。
分流机构 锤体 钻头连接短节
(2）提高PDC钻头的适用性和耐久性；
针对液动冲击特殊研制了高效PDC钻头，采用优质抗冲击PDC复合片，并设计了适合 冲击钻进的冠部曲线及翼型，配合液动旋冲工具使用，使原来只能用牙轮钻头钻进的深 部地层实现了PDC钻头钻井，提高机械钻速、使用寿命和安全性。
一、液动旋冲工具
3.技术特点
（3）液动脉冲辅助破岩；
液动旋冲工具内部独特的液力冲击转化机构，改变了钻井液水力流场，形成了高频
的水力脉冲波动，提高了井底岩屑的清洗和运移，减少岩石重复切削，进一步提高钻速。
（4）纯机械构造，适用温度高；
工具内部为纯机械零件构造，无电子元件，适用温度高，
可满足深层高温的钻井的工况要求。
（5）现场操作简单可行、安全可靠。
安全可靠的 防脱结构
钻井液驱动动力机构带动上盘阀产生周期性脉冲对锤头做功，从而在钻头扭向上产 生均匀稳定的高频冲击力，使钻头和井底始终保持连续的高频切削, 提高剪切效率。
一、液动旋冲工具
3.技术特点
(1）提供额外的周向高频冲击力，消除粘滑现象，辅助PDC钻头剪切岩层；
液动旋冲工具内部的高频冲击机构带动PDC钻头在圆周方向实现高频冲击运动，可 有效减少了粘滑现象，提高破岩效率，减少反冲扭力，有利于定向工具面的控制；这种 高频冲击力能够在较硬地层钻进时预先形成岩石裂纹和预破碎，改善了PDC钻头的切削 环境，达到辅助PDC钻头剪切岩层的作用。
一、液动旋冲工具
1.研发背景
针对以上问题，国内外已尝试了多种工具，见到一定的 提速效果，但存在工具寿命低、技术不成熟、工具数量不足、 费用高等诸多问题。
国内
水力脉冲提速工具 井底增压辅助射流工具 SLTIT型扭力冲击器
国外
液动冲击锤 扭力冲击器
一、液动旋冲工具
1.研发背景
国内
SLTIT型扭力冲击器是胜利油田钻 井院研发的产品，它能够实现机械剪 切、水力和扭转冲击3种破岩方式。该 工具利用钻井液驱动内部冲击锤做反 复的扭转冲击，将部分流体能量转换 成一定频率、周向扭转、冲击型的井 底机械破岩能量，并传递给钻头。
635/1400
井号：城探1 井段：4357-4954m 进尺：597m 钻速：4.21m/h 纯钻：141.75h
635/8263
井号：古城9 井段：4526-5157 m 进尺：631m 钻速：5.06m/h 纯钻：124.92h
一、液动旋冲工具
6.现场工艺研究—配套钻头研选
由于工具对钻头施加额外的周向高频冲击和轴向水力脉冲，因此对钻 头提出了更高的要求。结合工具特点及不同地层的地质情况，研发了635系 列专用PDC钻头（已升级换代至四代），并优选了616系列进口钻头。
两端扣型 上：NC38、下：3 1/2″REG 上:NC46、下:4 1/2″REG 上:NC56、下:4 1/2″REG 上:NC61、下:6 5/8″REG
压降MPa 2-3 2-3 2-3 2-3
总重Kg 86 270 360 600
5.室内试验
一、液动旋冲工具
试验目的： 1.测试工具在钻压下运转情况； 2.测试工具在设计排量下运转情况。 试验结果： 工具6L/s时启动，30L/s时运转正常， 加钻压16t工具动作正常。
一、液动旋冲工具
5.室内试验
试验目的： 1.测试工具在设计排量下震动频率。 试验结果： 运转正常，各型号工具测试频率分别为40~60Hz。
F1300泥浆泵
BSZ600高级震动分析仪
一、液动旋冲工具
6.现场工艺研究—配套钻头研选
由于工具对钻头施加额外的周向高频冲击和轴向水力脉冲，因此对钻 头提出了更高的要求。结合工具特点及不同地层的地质情况，研发了635系 列专用PDC钻头（已升级至四代），并优选了616系列进口钻头。
一、液动旋冲工具
1.研发背景 国外
TorkBuster 扭力冲击器系列产品
(a)127mm 扭力冲击器 (b)165mm 自带扶正器 (c)219mm 扭力冲击器 (d)279mm 自带扶正器
使用TorkBuster时， 使用与之配套的阿特拉UD 型PDC钻头，以达到最理想 的应用效果。
一、液动旋冲工具