井下超高压泵在射流辅助钻井中的应用

言 射流辅助钻井的 目的是提高在较深油气 井 中的机械钻速 ， 这些深井 中的岩石较硬 ， 难 以钻进 提高机械钻速可以缩短钻井周期 ， 硪 少钻井成本 。 在 2 o 世 纪 7 0年代初 ， Ma u r e r ( 1 9 7 3 ) 和 F a i r ( 1 9 8 1 ) 人 就 证 明 了 应 用 压 力 为 1 0 5 MP a 的射流技术来提高机械钻速的潜在优势。 他们 在佛罗里达和得克萨斯的试验说 明： 利用高压 喷射钻井的机械钻速是常规钻井的 1 ． 2 ～2 ． 9 倍。Ma u r e r 和 F a i r 两人用的都是不带机械切 削齿的喷射钻头 ， 需要将整个泥浆增压。这就 要求极高 的动力 ， 提供 2 8 0 0 ~1 1 2 0 0水马力， 而且带来了可靠性和安全问题 。 在 2 0 世纪 8 0 年代末和 9 0 年代初， F l o w - D r 1 1 公 司 开 发 了 一 种 超 高 压 ( 压 力 达 到 2 3 8 MP a ) 射流辅助钻井系统 ， 在地面用 6 0 0马 力的泵将 3 升／ 秒 的泥浆加压， 通过特殊的双 导管钻柱引导至钻头， 从而使具有秀高喷射速 度的钻井泥浆直接作用在井底 以辅助钻头的 机械作用 。 这套系统要求有独立的地面高压管 汇、 立管 、 方钻杆、 水龙带、 双通道旋转接 头和 双通道钻杆。尽管这套技术能提高机械钻速 ， 减少 了钻井时间 ， 其可行性和机械可靠性方面 的问题已经解决 ， 但是高昂的成本限制了该系 统的商业应用 。 1 9 9 3 年后期 F l o w D r R 公司和天然气研究 院 ( G R I ) 开始了一项大胆 的用 于射流辅助破 岩的井下高压泵的三年研究计划 。 使用井下泵的射流辅助钻井系统如图 1 所示。泵安装在井下紧靠钻 头韵上面 ， 通过钻 柱用正常流量泵入井下泵 ， 钻机的泵压要 比通 常高出 1 0 ． 5 ～1 4 MP a 。 井下泵 可将 7 的流体 增压至 2 1 0 MP a ， 超高压流体通过 自己的导管 流过钻 头接 头和 钻头 ， 到达 钻头 上 一个加 长 喷 嘴。其余大部分流体由钻头的常规喷嘴喷出 井下泵是一种往复式双端引出、 增压型正位移 高压泵 。 因为是水力驱动 ， 它在井下输入水马 力和泵出 口的输出水马 力之间的能量转换系 数高达 7 O 。 。 设计上的难 点包括在小流道上用阀 门来 控制大排量的钻井泥浆 ， 而且无冲蚀和......