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        旋沖鉆井的理念最早出現(xiàn)于 20 世紀(jì) 50 年代，由美國(guó)鉆井專(zhuān)家魯賓斯基提出，在旋轉(zhuǎn)中加錘擊作用，使鉆壓減輕 50%，鉆速可以保持不變，鉆頭壽命增加，把井打直。隨著鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展和全球油氣開(kāi)發(fā)熱潮的到來(lái)，深井、復(fù)雜井所占比例越來(lái)越大。行業(yè)內(nèi)對(duì)提高硬地層破巖效率、降低作業(yè)成本的要求與日俱增。旋沖鉆具的研究方向集中在了液動(dòng)沖擊方向，平均機(jī)械鉆速比常規(guī)鉆井技術(shù)提高 50% 以上。中國(guó) 70 年代以來(lái)，在地礦系統(tǒng)的固體礦鉆井應(yīng)用中開(kāi)始研究旋沖鉆井技術(shù)，到80 年代該技術(shù)進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。自90 年代開(kāi)始國(guó)內(nèi)石油鉆井行業(yè)開(kāi)始在青海、新疆等地區(qū)油田進(jìn)行旋沖鉆具的應(yīng)用。

直井作業(yè)現(xiàn)狀

        直井是渤海地區(qū)探井作業(yè)的主要井型，防斜打直是直井鉆進(jìn)過(guò)程中的主要挑戰(zhàn)。一般渤海油田會(huì)使用塔式鉆具、剛性滿(mǎn)眼鉆具以及鐘擺鉆具進(jìn)行防斜打直。這些鉆具是以一定的鉆壓等參數(shù)控制輔助進(jìn)行井斜控制。2010年渤海油田研發(fā)并應(yīng)用新型防斜打直鉆具組合 215. 9mm PDC 鉆頭 +171.5mm 螺桿馬達(dá) ( 馬達(dá)彎角 0. 75° ） +215. 9mm 扶正器 +165mm 鉆鋌 ×45.75m+165mm ( 震擊器 + 撓性接頭）+127mm 加重鉆桿，在一定程度上解放了鉆壓，具有防斜效果。目前國(guó)際油價(jià)形式嚴(yán)峻，鉆井提效降本是應(yīng)對(duì)的主要措施，隨即引入旋沖馬達(dá)替代常規(guī)螺桿馬達(dá)以提高機(jī)械鉆速。旋沖鉆具由于其不同于常規(guī)鉆井的破巖方式，減緩了鉆頭的磨損速度，提高機(jī)械鉆速的同時(shí)，還可延長(zhǎng)使用壽命，減少起下鉆次數(shù)，大幅降低鉆井成本。同時(shí)，旋沖馬達(dá)高頻的沖擊載荷有利于減少單位體積巖石的破巖時(shí)間，緩解地層巖性變化可能引起的井斜趨勢(shì)，利于形成更加規(guī)則、更高質(zhì)量的井眼，防止出現(xiàn)硬地層及復(fù)雜地層鉆井中的井斜問(wèn)題。

機(jī)構(gòu)與優(yōu)勢(shì)

       旋沖鉆具由馬達(dá)、可調(diào)彎角外殼及液力錘組成。動(dòng)力總成為鉆頭提供轉(zhuǎn)速和輸出扭矩，其液力錘由上、下心軸組成，通過(guò)機(jī)械和液壓綜合方式對(duì)鉆頭產(chǎn)生敲擊力。工具敲擊力與所加鉆壓相關(guān)，提離井底即停止敲擊，兩個(gè)心軸之間的相互嚙合向工具外殼提供軸向運(yùn)動(dòng)，達(dá)到有效傳遞鉆壓的作用。旋沖馬達(dá)通過(guò)將螺桿鉆具動(dòng)力總成提供的扭矩、轉(zhuǎn)速和液力錘總成提供的高頻軸向沖擊力有效地結(jié)合在一起，提高機(jī)械鉆速。同時(shí)高頻軸向沖擊的每個(gè)脈沖都可以通過(guò)液力錘總成的軸承套筒使整個(gè)底部鉆具組合產(chǎn)生軸向的反復(fù)運(yùn)動(dòng)，降低底部鉆具摩擦，減少井底托壓。軸向沖擊為鉆頭提供額外的沖擊載荷來(lái)克服地層巖石的抗壓強(qiáng)度，提高鉆井效率。該工具為純機(jī)械裝置，可代替螺桿的軸承總成，與螺桿馬達(dá)尺寸一致，油密封總成 100% 泥漿可通過(guò)鉆頭，沖程3mm~13mm；沖擊頻率為馬達(dá)轉(zhuǎn)速的3倍或4倍， 擊力與鉆壓相關(guān)， 提離井底，工具停止敲擊，對(duì)排量和泥漿類(lèi)型要求與螺桿一致，工作壓差與螺桿一致，作業(yè)壽命與高效螺桿相當(dāng)，耐溫能力與高效螺桿相當(dāng)，長(zhǎng)度與傳統(tǒng)螺桿相當(dāng)且對(duì)MWD/LWD 無(wú)干擾。

實(shí)際鉆井應(yīng)用

        在渤中區(qū)塊的一口探井應(yīng)用旋沖鉆具，完鉆層位達(dá)到沙三段（未穿），完鉆井深 3,520m。選擇在底部地層?xùn)|二下段、東三段和沙一段使用該工具，其巖性為砂巖、泥巖、火成巖，存在形式大都是砂巖與泥巖互存，夾凝灰?guī)r。旋沖鉆具下至出套管斜約 50 米；接頂驅(qū)，開(kāi)泵磨合旋沖鉆具內(nèi)部組件；磨合旋沖鉆具時(shí)，使用排量 20L/s 磨合 15 分鐘，提高排量到 25 L/s 再磨合10 分鐘；繼續(xù)下鉆；緩慢下放鉆具，如下鉆遇阻超過(guò)正常摩阻 5 噸，須接頂驅(qū)不開(kāi)轉(zhuǎn)速劃眼通過(guò)。下鉆至井底先造型，造型參數(shù)：鉆壓 1~2 噸 , 轉(zhuǎn)速 30轉(zhuǎn)/分， 排量26L/s， 井底造型0.5~1米；井底造型結(jié)束后，將排量提高至 29L/s，轉(zhuǎn)速提高至 50 轉(zhuǎn) / 分，鉆壓提高至5~6 噸；及時(shí)調(diào)整鉆井參數(shù)，以便獲得理想機(jī)械鉆速；保持恒定排量鉆進(jìn)，鉆時(shí)快時(shí)適當(dāng)降低鉆壓，保持泵壓穩(wěn)定；在接單根時(shí)，緩慢平穩(wěn)開(kāi)泵或停泵，根據(jù)顯示情況，劃眼一次或多次。

具有開(kāi)發(fā)潛力

        老油田挖潛是渤海油田穩(wěn)產(chǎn)、上產(chǎn)的主要措施。該工具在綏中、秦皇島等一大批老油田的加密調(diào)整中取得了顯著效果，零散小平臺(tái)的小項(xiàng)目調(diào)整井也在持續(xù)推進(jìn)。對(duì)于某些無(wú)剩余井槽的平臺(tái)來(lái)說(shuō)， 利用低產(chǎn)井側(cè)鉆是個(gè)不錯(cuò)的選擇，一方面可以通過(guò)部分老井眼的再利用降低費(fèi)用，另一方面可減小新鉆井的作業(yè)難度。側(cè)鉆井中小井眼占極大的比例，在小井眼中，鉆具柔性大，即使旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆具也克服不了井下橫向和周向振動(dòng)以及粘滑現(xiàn)象，降低旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向的效果和鉆進(jìn)的時(shí)效，降低鉆頭的切削能力。通過(guò)使用旋沖馬達(dá)可提供持續(xù)不斷的鉆壓，從而提高鉆進(jìn)時(shí)效。目前，該工具尚處于渤海油田直井試驗(yàn)階段，后續(xù)開(kāi)發(fā)工作還在繼續(xù)，具有良好的開(kāi)發(fā)前景。