粒子冲击钻井系统设计及室内试验研究

石 油 机 械 C H I N A P E T R O L E U M M A C H I N E R Y 2 0 1 1年 第 3 9卷 第 1 2期 ． ． 钻井新技术 粒 子 冲 击钻 井 系统 设 计 及 室 内试 验 研 究 孙 浩 玉 ， ( 1 ．中国石 油大学 ( 华 东)机 电工程学院 温林荣 2 ．胜利石油管理局钻 井工艺研 究院) 摘要 粒子冲击钻井是一种可方便用于常规钻机 的钻井新技术，特别适用于那些 由于具有极 高的抗压强度而导致机械钻速降低 的地方。根据 国内现有钻井设备 与技术条件 ，结合』 I j 东北南方 海相 “ 难钻”地层岩性特性，开展 了粒子冲击钻 井系统研究与设计工作，在粒子冲击钻井专用工 具、粒子注入及 回收系统设计和破岩机理等方面取得 了重要进展，初步形成一套粒子冲击钻井技 术方案。室内样机试验表明，设计的粒子冲击钻井系统方案可行，为该技术的进 一步研 究及应用 打下 了基础，也为国内硬地层钻井速度的进 一步提高提供 了一种全新的思路和办法。 关键词 粒子冲击钻井 系统设计 试验研究 0 引 言 粒子冲击钻井是一种可方便用于常规钻机的钻 井新技术 ，特别适用于那些由于具有极高的抗压强 度而导致机械钻速降低的地层。 随着全球范围内钻井技术的不断发展 ，受各 国 石油公司竭力发现新储层迫切性的驱使 ，国外深井 和超深井数量与 日 俱增 。近几年来 ，国内深井和超 深井的数量也逐年增加。深井和超深井施工难度主 要包括缺乏邻井资料 、不可预见因素太多 、地层压 力多变 、高温高压 、高密度高粘度高固相含量 、井 身结构复杂 、 需钻穿异常复杂的地质构造 、 钻机载 荷和钻具载荷增大 、水力参数选择严重受限 ，因此 作业投资大 、 风险高，往往会使钻井复杂化或事故 频发 ，导致施工周期延长和成本严重超支，甚至出 现井眼报废 。其 中机械钻速过低是制约深井 、超深 井实现优快钻井的主要因素之一。由于深部地层一 般埋藏年代久远 、埋藏深度大和压实作用强 ，通常 情况下地层具有强度高 、可钻性差和研磨性强等特 点。尽管空气钻井可以极大地提高此类地层的机械 钻速 ， 但 由于存在井下燃爆 、钻具事故高和泥环卡 钻等潜在危险，而且在地层 出水 、出气达到一定程 度时 ， 便 只能转换为其他欠平衡钻井方式或改为常 规钻井 ，也就是说 ，空气钻井不能单独解决所有坚 硬地层的 “ 难钻” 问题。最近 国外 出现的粒子 冲 击钻井技术可 以弥补这一不足。据有关资料报......