2016年第12期科学管理
王晓松鲍锦祥姬广奇衣金龙冯跃凯蔡玉贵
中海油能源发展工程技术公司天津300452
摘要：扭力冲击器是利用泥浆的水动力转换为钻头的扭向冲击力，为P D C钻头破岩提供额外的剪切力，达到钻井提速的目的。使用这一技术能够有效的提高机械钻速，大大减少钻井周期，达到降本增效的目的。海洋石油某区块首次应用扭力冲击器钻井提速工具。本文重点介绍了扭力冲击器的应用情况和效果，钻井提速工具的推广应用，有效缩短了该井的钻井周期。 关键词：机械钻速提速地层硬度研磨性剪切破岩
随着我国浅层油气资源的不断枯竭，深井钻井已经成为石油开发的新方向。而深井钻井要穿过多套地层，这些地层跨越的地质时代较多、变化较大，相应的地质条件错综复杂。传统的钻井工艺、钻井工具等随着井深的不断增加，破岩效率和机械钻速已大大降低。海洋钻井由于受到地理环境的影响，钻井成本较髙，尤其是在石油行业低迷时代，进一步提髙钻井速度是降本增效行之有效的途径。
扭力冲击器在海洋石油钻井的成功应用，有效解决了PDC钻头在坚硬地层吃人深度不够，机械钻速低，易卡滑等问题，同时在髙研磨、髙硬度地层中，扭力冲击器加PDC钻头的机械钻速也远大于牙轮钻头的机械钻速，有效减少牙轮钻头在坚硬地层的工程风险。
1扭力冲击器介绍
扭力冲击器是根据PDC钻头剪切破岩原理设计的提速工具。扭力冲击器内部有冲击锤，泥浆通过扭力冲击器内部分流器，分流泥浆为冲击锤提供动力，使其产生周向往复摆动。扭力冲击器直接与PDC钻头相连，冲击锤将产生的冲击力直接传递给钻头，使PDC钻头产生髙频扭向冲击，在钻压作用下，PDC齿有效吃人深度增加，提髙破岩效率。PDC钻头卡滑现象每10s发生一次，而5”的扭力冲击器冲击频率为11-22H z，因此使用扭力冲击器能有效解决PDC钻头卡滑现象，从而提髙钻头和井下钻具的使用寿命。
目前市场上的扭力冲击器从工具外表分为两种：一体式和分体式。一体式：冲击器锤敲击的是扭力冲击器本体；分体式：冲击器锤敲击的是扭矩传递部位，而非整个本体。一体式扭力冲击器冲击锤敲击的能量不能完全转换为钻头的扭转冲击；而分体式扭力冲击器，冲击锤敲击能量直接作用于扭矩传递部分，而非扭力冲击器本体，这样就大大提髙了能量传递效率。
扭力冲击器不影响正常堵漏，但是堵漏材料超过5mm 时，堵漏结束，扭力冲击器提速效果可能丧失，建议起钻更换扭力冲击器。扭力冲击器在提速效果失效后，可作为一个短节使用，不影响正常打钻。扭
力冲击器内部无橡胶件，耐温髙。
2扭力冲击器应用情况
该井是一口预探井，设计井深为4110m，目的是揭示下古生界和太古界潜山内幕含油气性，预测古生界岩性为砂岩与泥岩互层，灰岩、白云质灰岩、白云岩、灰质白云岩互层；预测太古界岩性为花岗片麻岩。因该地层岩石坚硬、研磨性强，在充分考虑地层可钻性等因素，决定采用扭力冲击器，以提髙机械钻速，达到降本增效目的以及检验扭力冲击器在海上石油钻井的应用效果。
2.1 8-1/2”井眼基本情况
8-1/2”井段，地层主要在中生界，岩性以蚀变安山岩、凝灰质泥岩、凝灰质细砂岩、沉凝灰岩、玄武岩、安山岩等为主；该井段平均机械钻速为：2.8m/h。
2.2扭力冲击器的应用情况
2.2.1牙轮钻头的使用情况
钻具组合如下：152.4m m X R50牙轮钻头+ X/
O+4-3/4”浮阀+4-3/4”D C*18+4-3/4”（F/J+J A R) +
3-1/2”H W D P*14，钻进至3390m，因机械钻速太慢，起
钻。牙轮钻头打钻期间平均机械钻速1.5m/h。钻头起钻至
井口，钻头磨损较低，钻头评价：1-1-W T-A-E-I-N O-
P R。
2.2.2扭力冲击器使用情况，该井无邻井参考，地层压力
及地层是否含有硫化氢等有害气体尚不确定，要求钻压控
制在5T以内。钻至3711m因测斜需要起钻，更换钻具。
2.3提速效果对比
2.3.1钻头进尺对比
该井六开地层主要是在石炭-二叠系，以玄武岩、安
山岩、蚀变玄武岩为主，地层坚硬，可钻性差。从3个钻
头单趟进尺来看，阿特拉（U513S)PD C钻头单趟进尺分
别为：320m、150m，单趟进尺均髙于牙轮钻头，其中第
一趟扭力冲击器，因中途测井计划起钻，工具工作寿命为
200h，而下井时间为83h，起出的扭力冲击器和钻头均可
继续工作。第二趟扭力冲击器和钻头，因进人古生界地
层，岩性变化明显，机械钻速变慢，起钻。
从钻头单趟进尺来看，扭力冲击器能有效保护钻头，
增加钻头的单趟进尺，能有效减少起下钻次数。根据对比
情况，使用扭力冲击器能有效提髙机械钻速，增加单趟钻
头进尺，提髙钻井时效。通过对比，使用扭力冲击器比
不使用扭力冲击器机械钻速提髙：210%；使用扭力冲击
器比不使用扭力冲击器钻头单趟进尺分别提髙：310%。
8-1/2〃井段整体机械钻速比6〃井段使用扭力冲击器井段
的机械钻速仅髙25.6%。
3结束语
该井完钻井深3903m，6”井眼采取控时钻进打钻。
在扭力冲击器下井阶段，要求钻压控制在5t以内（吊打模式），R O P控制在10m/h以内，而扭力冲击器在7-8t情况
下才能有效发挥其提速作用。通过上述对比，分析如下
① 扭力冲击器能有效提髙机械钻速，提髙单只钻头进尺，减少起下钻次数，有效节省钻井成本；
② 扭力冲击器能有效减少钻头卡滑现象，有效保护钻头，减轻钻具的疲劳损坏；
③ 扭力冲击器安全系数髙。
参考文献
[1] 董星亮，曹式敬，唐海雄，等.海洋钻井手册[M].2011.2(4) ：133-134.
[2] 周燕，安庆宝，蔡文军，等.S L T IT型扭转冲击钻井提速工具 J].2012.1，（2) :15-17 .
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