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深井钻井提速技术：螺杆、减震、射流、清泥浆等

发布时间：2020年12月15日
来源：油媒方公众号（2020-12-14） 作者：翁行芳

摘要：本文立足深井钻井技术现状，研究了技术应用中存在的设备相对落后、易出现井斜和井漏等问题，以及钻井提速中存在的地层状况复杂、恒温较高、钻头难加压等技术难点，对井下螺杆增压、减震增压、射流增压、轻泥浆提速、虚拟强度指数比能优化、复合钻井等钻井提速技术措施进行了探究。

一、深井钻井提速技术措施

1、螺杆增压钻井技术

配套应用动力换向装置，可为井下增压设备提供动力，并根据钻井需要提供额外动作，辅助柱塞泵完成比较复杂的井下动作。该技术在硬度较大地层切割钻进中优势明显，可借助井下增压器实现有效的压力控制。该技术对地层岩性要求较高，大硬度地层钻速快，但钻遇软地层后反而会影响钻井速度。

2、减震增压钻井技术

钻头在钻进中纵向震动会引起连接轴震动，进而使柱塞产生一定的运动，而外筒设备保持静止，确保井下钻具在活动状态下不会产生负压问题。技术应用中的难点就是钻头的纵向振动幅度很难控制，不适合在水平井中应用。

3、射流增压钻井技术

主要有两种：负压脉冲射流，主要设备是射流增压钻装置，如内阀、节流元器件等，可对钻井液进行中断或节流，从而分割零部件两侧的压力，因射流元器件等存在，通过该元器件开关，在该部位会出现较大幅度地压降，实现钻井液瞬时中断，使钻井液分别向增压装置两个活塞上部流动，推动活塞下行，产生脉动性井底负压差，钻井液在井下高压下形成高速液体射流，有效降低岩层的破碎强度，明显降低岩屑的压持效应， 辅助钻具提速；水力脉冲空气射流，在井下钻具中配套内置叶轮，借助其旋转改变流道面积，产生脉冲性扰动， 而井筒内形成的自激振荡腔室会放大脉冲信号，在出口部位产生强大的射流，对井底进行有效地冲刷。

4、轻泥浆提速技术

钻井液对钻井提速的作用至关重要，应用低固相含量、低密度及具备良好耐温性、强封堵能力的轻泥浆体系。如应用较多的氯化钾聚合物轻泥浆体系，与深层岩石相遇后会有效封堵岩层裂缝，降低自由水进入岩层概率， 提升钻井液的封堵性和抑制性，可通过低密度钻井液的应用达到提升钻速、减小压持的目的。

5、虚拟强度指数比能优化钻井技术

可通过待钻井的邻井钻井和测井参数进行反演计算，得出该井岩层的真实强度，也可以直接以最低的虚拟强度指数进行估计。该技术配合螺杆复合钻进，可获取较好的钻井提速效果。

6、复合钻井技术   

复合钻井技术是通过转盘与井下动力钻具的共同驱动，实现钻井提速的目的。技术应用基础是优选钻头， 根据地层合理选择是应用牙轮钻头还是 PDC 钻头，在选好钻具的基础上，可以根据地层特性，通过多种钻具的优化组合达到钻井提速的效果。

比如，高温直螺杆和 PDC 钻头组合复合钻井技术，可适应井下120℃以上的高温环境，在常规复合钻具基础上延长螺杆的使用时间。

涡轮钻具和金刚石钻头复合钻井技术，可借助钻井液对涡轮叶片进行驱动，带动钻头实现高速转动，达到破岩的目的，在排量达到一定程度后，输出的扭矩和转速可以相互转化，具体可根据岩层实际选择涡轮钻具的速度，分为高转速和低转速涡轮钻具。

旋冲工具复合钻井技术，主要是增加了液力锤和马达总成，可实现冲击破岩和旋转破岩相结合的作业效果，钻进中会使岩层受到高频次的冲击， 钻头与岩石接触部位的应力较为集中，岩层内部还会因外部震荡而在内部产生被迫震荡，使岩层产生疲劳破坏， 加大了岩层的脆性破碎。

同时，在连续不断冲击下，井底岩层表面会形成一系列的裂缝，能获取更好地旋转剪切破岩效果，但要注意该技术在塑性地层中不太适用。

二、结论

综上所述，针对深井钻井中存在的技术的应用难点和提速难点，结合深井钻井技术的应用情况，有针对性地改进和提升应用技术，有利于实现深井钻井提速的目的，更好地保障油田企业发展。

[责任编辑：dc]