Φ178型水力振荡器研制与应用

摘要:在水平井造斜段或 水平段   程中, 柱与井壁 生摩阻、粘卡、托  象,无法   施加有效  。研制了水力振 器,以 井液作  力源,使 具在 向上 生振 ,将静摩擦力  成 摩擦力,从而减小摩阻,降低粘卡  ,防止托  象的 生。     明: 工具能    提供有效  ,减小摩阻,提高机械 速, 短 井周期。
在水平井钻井过程中,钻具在井眼曲率较大的 井段,或在过长水平段会产生较大摩阻、托压现 []       ,无法有效施加钻压。摩阻大、托压问题不仅严 重影响水平井的机械钻速,同时也容易引起粘卡等     井下复杂事故的发生 []     。G内外油田开展了优化井 眼轨迹、井筒润滑剂、刚性扶正器等研究,目前还不 能有效解决水平段摩阻大、托压等问题 []   。 在水平井滑动钻进时,摩擦力对轴向载荷的影 响急剧增加。为了在井斜段和水平段保持轴向载 荷,必须采用有效的措施来降低摩擦力,方法之一是 采用水力振荡器]       ,使钻柱在轴线方向上产生一定 频率和振幅的蠕动,将静摩擦力转变为动摩擦力,减 少管柱与井壁之间的摩阻,防止托压的产生。     1 结构及工作原理               水力振荡器是以钻井液作为动力源,将液体能     量转变为高速旋转的机械能,通过压力控制机构将 高速旋转的机械能转变为高频压力脉冲。所产生的   压力脉冲作用到工具的振动短接上,使其产生轴向 高频蠕动。   水力振荡器结构如图1所示。在液力作用下动 力机构的叶轮高速旋转,同时叶轮带动阀门片旋转。当阀门片垂直轴向方向时,阀门片将钻井液通道关闭,产生**大压降。阀门片继续转动**平行轴向方向时,钻井液通道打开,流通面积**大,产生**小压降。阀门片旋转一周,钻井液通道关闭2次,产生2次憋压。阀门片在高速旋转过程中,实现通道的打开、关闭,产生周期性压力脉冲。

3 特点
 
1) 有效传递钻压。通过水力振荡器的高频振动,改变了只靠钻具自身重力的加压方式,钻具在振动的同时有一定向前的冲击力,使钻压能更有效地施加到钻头上,防止托压的发生。转变为动摩擦力,可以减小75%~80%摩阻,提高机械钻速。
 
3) 防止粘卡。由于水力振荡器在工作时与井下钻具保持振动,减小钻具粘卡的发生。
 
4) 保护钻头。在水平井钻进时,由于钻具的轴向振动,钻压可以缓慢地施加到钻头上,减小了钻头与井底的冲击,延长钻头使用寿命。
 
4 现场应用
 
卫186-平142井是位于大庆采油八厂芳5-5区块的油田开发井,该井设计井深2155m,水平段长
 
529.58m2012-12-18研制的水力振荡器在该井水平段进行了现场试验,在提高钻进速度和防托压方面效果明显。钻具组合:PDC 钻头+1.25°螺杆+箭型止回阀+LWD+无磁加重钻杆+水力振荡器+18°斜坡钻杆 ×93 根+ 加重钻杆 ×36 根+钻杆。
 
2012-12-17卫186-平142井钻**1639m
 
斜88.7°,方位90°。在水平段下钻前,水力振荡器与近钻头定向仪器连接进行了井口测试,振动频率为16Hz,振幅为 4mm,排量 30L/s,泵压为 2
 
MPa,并观测与近钻头定向仪器信号无干扰。2012-12-18开始水平段钻进,水力振荡器连接在距钻头
 
34m 处钻井泵排量 30~32L泵压 17~18,MPa 钻井液密度1.22gcm 滑移钻进时钻压控制在40~60kN在1623~1626m 滑移钻进3m平均钻时8.1min/m,机械钻速提高113%,工具面稳定。在钻进过程中,近钻头定向仪器信号传输稳定,未发生干扰现象。
 
2012-12-28该井顺利完钻完钻井深2140m
使用水力振荡器钻进501m,累计工作时间96h,滑
 
移钻进36.77m,平均机械钻速5.36m/h,钻速提高54.9%,复合钻进464.23m,平均机械钻速13.76m钻速提高23%托压减小20~40kN大幅提高了机械钻速,减小托压效果明显。5 结论2) 减小摩阻,提高机械钻速。水力振荡器在井下带动钻具振动时,将钻具与井壁间的静摩擦力1) 水力振荡器将钻井液的能量转变为机械能,实现轴向高频率、小振幅往复运动,可以减小井下钻具与井壁之间的摩阻,从而提高钻井机械效率。
 
2) 在水平井钻进过程中,通过水力振荡器的作用,可使钻压缓慢地施加到钻头上,减小钻头与井底的冲击,提高钻头使用寿命。#p#分页标题#e#
 
3) 水力振荡器在现场使用效果良好,滑移钻