YSC-178型液动射流冲击器在旋冲钻井中的应用.docx

石油机械

—52—CHINAPETROLEUMMACHINERY2011年第39卷第6期

—52—

应用技术?

YSC-178型液动射流冲击器在旋冲钻井中的应用

沈建中1贺庆韦忠良2樊华

(1.华东石油局工程技术设计研究院2.常州大学石油工程学院)

摘要针对松南气田深部地层存在的诸多技术难题，在该气田试验应用了2套型

液动射流式冲击器及其配套技术。该冲击器依靠双稳的射流元件来控制活塞冲锤的上、下运动，结构简单，运动部件少，因而工作寿命长，工作不受井深及围压的影响，适用于深井钻井。现场试验表明，2套冲击器入井时间总计120h,纯钻时间57.71h,进尺66.87m,平均机械钻速1.158m/h。与上部相邻井段单只钻头平均机械钻速对比，调整参数前提高79%,调整参数后提高463%。这表明旋冲钻井在松南地区提速是可行的。如选用适应该地层的耐冲击长寿命钻头并配套使用冲击器，将会取得更加理想的试验效果。

关键词松南气田深部地层旋冲钻井射流冲击器钻速

0引言

近年来，火成岩气藏成为国内石油天然气重要的勘探开发领域。松南气田长岭断陷层就属典型的火成岩气藏。该种气田深部地层存在以下技术难题1:①该地区深部地层硬度大，岩石可钻性差，在纵向上砂泥岩互层且存在砾石层；②深部地层空隙压力低，常规钻井压差大；③深部地层岩性不均质，常发生砾石块剥落；④地层倾角大。这些技术难题给钻进带来极大困难，大大缩短了钻头和钻具的使用寿命[2],严重影响该地区勘探开发的步伐和效益，使得深部地层钻井速度慢、周期长，钻井成本居高不下。面对上述难题，采用传统的牙轮钻头，配合PDC钻头及喷射钻井的旋转钻井技术，现场应用效果均不理想。从破岩理论上讲，旋转钻井技术是解决硬地层钻井难题最有效的方法之一，大量实践也证明了它是一种高效的钻井方法，特别是在硬地层中钻井，可大幅度提高钻井速度，降低钻井成本，延长钻头使用寿命。为此，在松南气田试验应用了2套YSC-178型液动射流式冲击器及其配套技术。

1旋冲钻井工作机理

旋冲钻井就是在普通旋转钻井的基础上，加上

一个冲击器。冲击器是一种井底动力机械，一般连接在井底钻头的上端，依靠钻井泵泵入的高压钻井液，推动其活塞冲锤上、下运动，撞击钻头，在旋冲钻井过程中，牙轮钻头除受到旋转钻井过程中的静载荷和动载荷外，冲击器还对钻头施加一高频的冲击载荷，这样岩石产生形变所需时间缩短，变形速度增大，被冲击点还来不及对作用力重新分配，应力变化很快接近或超过强度极限，使岩石脆性增加，塑性下降(3。硬度较高的岩石抗压强度高，脆性大，受到交变冲击载荷后，岩石中裂缝扩展，强度降低，容易破碎形成坑穴和产生剪切体，有利于体积破碎的产生。

旋冲钻井的工作过程如下4]:①孔底不规则的表面被压平；②作用力逐渐增加，接触处产生弹性变形；③钻头下面的岩石开始出现微裂纹；④岩石表面突然破裂，出现许多贝壳状的碎块，形成破碎区；⑤作用力增长变慢，两侧产生的剪-切体因工具的吃入而崩裂，形成一个破碎坑。

2YSC-178型液动射流式冲击器的技术分析

2.1结构

YSC-178型液动射流式冲击器依靠双稳的射

流元件控制活塞冲锤的上、下运动，结构简单，运动部件少，除活塞冲锤外无其他运动件，因而工作

2011年第39卷第6期沈建中等：YSC-178型液动射流冲击器在旋冲钻井中的应用—53—

寿命长。该冲击器工作不受井深及围压的影响，适用于深井钻井，其结构如图1所示。

图1YSC-178型液动射流式冲击器结构示意图

1-上接头；2—外缸；3-上压盖；4—射流元件；5—缸体；6一调整套；7—活塞；8--铜套；9—下压盖；10—密封圈；11—中接头；12—冲锤；13—外筒；14—砧子；15—八方套；16—下接头。

2.2工作原理

YSC-178型液动射流式冲击器工作原理如图2所示。钻井泵输出的高压钻井液，经过钻柱射流元件的喷嘴时产生附壁效应，假如先附壁于右侧，则由E输出道进入缸体的上腔，推动活塞及冲锤下行撞击砧子，完成1次冲击。在E输出道输出同时，反馈信号回至B放空孔，在活塞行程末使主射流切换附壁于左侧并经C输出道进人缸体的下腔，推动活塞及冲锤回程，同样在C输出道输出的同时，反馈信号又回到D信号孔，将主射流切换到右侧，如此往返，实现冲击动作，上、下缸体内回水，则通过C、E输出道而排到放空孔，