小井眼钻井震击解卡技术及应用

小井眼钻井震击解卡技术及应用

莫万洁

中海油服钻井事业部湛江作业公司广东湛江524057

摘要：小井眼钻井工艺技术近年来在靖边气田不断的应用，针对低渗、裂缝性油气藏，小井眼钻井具有更好优势。油田现场钻井过程，由于地层岩性及井眼轨迹影响，或者人为钻井操作不当，发生卡钻等事故，极大地影响了钻井效率，甚至造成井眼报废。卡钻不仅影响了钻井周期，还给钻井带来极大的安全风险。在卡钻发生后，解卡成为了重要的消除风险的手段。对于靖边气田钻井较深，特别是小井眼钻井，一般采用震击器解卡，分析了震击器的工作原理，探讨了新型震击器的结构设计，为钻井解卡提供经验借鉴。

关键词：钻井工程；小井眼；卡钻处理；震击器

引言：小井眼钻井有助于对油气藏顶部阁楼油、阁楼气的开发。但小井眼钻井具有井眼尺寸较小，钻井过程受地层岩性、操作人员、井下落物等多种因素影响，容易发生卡钻等风险。一旦发生卡钻时，需要及时进行处理，包括震击解卡、活动解卡、爆炸解卡、倒扣解卡方式，在现场操作过程，需要根据遇卡原因及遇卡深度来进行分析，选择合适的解卡方式。因此，一旦发生钻井遇卡，常常选用随钻震击的解卡方式，利用震击器产生极大的冲击力实现解卡。目前震击解卡被广泛的应用于定向井、水平井、大斜度井、多分支井、丛式井等，该解卡方式应用面越加广泛。小井眼钻井及解卡对震击器的要求更高。

1小井眼钻井施工设备

1.1钻机

因为每个国家的地理特性都不同，因此钻机的选择没有形成一个统一的规定，每个国家在小井眼钻井施工过程中都根据自身的实际情况进行设计或者改造原有钻机形成新钻机。

1.2钻头

小井眼钻机在进行钻井施工过程中钻压比较困难、钻具质量较轻、对于钻井施工技术的要求比较高。因此我国目前比较常用的钻头有PDC、牙轮、热稳定聚晶、天然金刚石等类型。

1.3钻杆

在我国小井眼钻井施工过程中目前比较常用的钻杆有两种，分别为矿业取芯和标准小尺寸。

1.4钻井液马达

我国目前研究和开发出的钻井液马达种类非常多，有高中低转速和直径大小不一的钻井液马达，这些钻井液马达的耐高温性能都超过了200℃。

1.5取芯装置

我国目前小井眼钻井施工取芯装置的组成有钻头、钻杆、钻机、岩芯筒等相关配套装置。

1.6打捞工具

打捞工具的作用是井下一旦出现落鱼等安全事故时，就采用打捞工具进行打捞工作。目前我国常用的打捞工具有打捞通、打捞蓝、打捞矛、打捞杯等。

1.7防疲劳和震动相关设备

能够有效的降低设备产生的振动效果，防止设备过度工作产生故障，在小井眼钻井施工过程中相关的设备主要有柔性转盘、PDC钻头、新型钻杆连接头、液压加压器、钻井液马达等。

2小井眼钻井施工技术及其运用环境

小井眼钻井施工技术的工作原理是采取小尺寸的钻头，当井下尺寸较小的时候，防止小井眼初期出现井涌等现象，采取一定的检验报警相关设备，在规模较小的油田和油井中进行开采的一种新型技术。在旧井的侧钻和再钻二次开采过程中，小井眼钻井施工技术起到了不可替代的作用。全球经济发展速度日益加快，导致石油的需求量逐渐上升，我国加入世贸组织之后对于我国的石油产业带来了一定的冲击，石油市场竞争十分的激烈。我国国土面积幅员辽阔，油气储量十分丰富，但是随着我国的不断开采，相关技术又不是很成熟，在开采过程中造成了一定的浪费，开采率不高。因此我们需要采取小井眼钻井施工技术，能够有效地对小型油藏、边际油藏、低渗透油藏等进行合理的开采，发挥着巨大的作用。我国的大庆油田、长庆油田已经进入了石油开采的中后期，石油产量逐渐的下降，想要进一步的实现油田的开采就要适当的应用小井眼钻井施工技术，对于一些常规的油井来说能够起到立竿见影的效果，增加了油田的经济效益。在一些低渗透和边际油藏中应用小井眼钻井施工技术能够有效地降低油田的钻井成本。在一些比较小的油藏中使用常规钻井技术并不能取得显著的经济效益。增加了我国石油的开采成本，使用小井眼钻井施工技术能够适当的增加石油的开采量，带动当地的经济发展。

3液压震击器工作原理

3.1总体结构

本文分析的为单缸液压式震击器，工作过程是在一个液压缸体内完成的震击效果，且能根据遇卡实际情况调节震击力度和震击方向。液压式震击器外部主要部件包括震击器外筒、花键外筒、上阀门外筒、下阀门外筒、液压外筒、连接头组成，内部主要部件包括中心轴、花键心轴、下心轴和锁紧螺帽。震击器依靠震击过程的扭矩和滑动实现震击作用，在震击过程为了避免心轴相对外筒滑动，造成震击力度降低，出现震击失效的情况，震击扭矩的传递利用柱销结构。

3.2液压震击器结构设计

震击器的结构决定了震击解卡的效果，目前随钻震击器根据其工作原理及结构分为机械式、液压式和连续震击式，共同特点为震击器都是连接于钻具之上，因此，震击器必须能具有循环钻井液的功能，也必须具有转达钻具扭矩的功能，要求震击器韧性较强，不能产生拉伸和扭动[4]。同时震击器自身也需要有较强的密闭性能，不能产生泄漏，其上下接口都需要有与钻具匹配的螺纹接口。就目前实践经验来看，带滚轮的花键结构在震击过程，能降低震击垂向的摩阻，能提供更好的震击力度。腔体内部密封阀门的密封效果，决定了震击时的延时效果和震击力。

3.3液压震击工作原理

解卡作业时，震击管柱通过安全接头与卡点处管柱连接，再将管柱以一定载荷拉伸，此时震击器和加速器的活塞部分同时上行压缩油缸和气缸，当活塞上行到卸载槽时，油缸和气缸内的能量同时释放，活塞瞬间上行直至撞击震击垫，此时震击器上行产生的弹性能和加速器上行时产生的弹性能叠加，使得震击系统的总能量得到大幅度提高，震击管柱以更快的速度产生向上的冲击力，并传导到被卡管柱上。

4应用实例

中14平215井属于我国胜利油田孤岛采油厂的一口水平井。为了要增强防砂的效果，选择筛管外砾石充填的工艺来完井，在后期则采取了管外砾石充填方面的施工操作。在施工完成以后，管内的充填工具产生砂卡，修井机上提了300kN也没有解除砂卡，只好将安全接头之上的管柱提出到井筒外。打算借助水平井的液压机械一体式震击解卡技术来打捞落鱼管柱。同时，管柱的组合是（从下到上）：Ø76mm可退捞矛+Ø150mm扶正器+Ø73mm钻杆×1根+震击器+Ø73mm钻杆×1根+弹簧加速器4级+震击增力器+水力锚2级+Ø88.9mm油管串至井口。当管柱到位以后，先增力打捞，增力到500kN，砂卡还没有解除，然后再震击解卡，并反复地震击二十次后，再增力到500kN，依旧没有解卡，再次对齐震击四十次，认真观察井口的管柱稍微上移，可以初步地判断砂卡已经震松，再次增力至300kN，悬重降低比较明显，反复增力并解卡多次，终于成功地提出了全部被卡的管柱。

结束语

分析了随钻液压式震击器的工作原理，并根据实际钻井解卡过程，通过震击器结构总结了影响震击效果的因素。同时实践过程，震击次数及频率也会影响解卡效果，因此在震击器疲劳度方面还需要进一步研究。

参考文献：

[1]刘美玲，朱健军，李杉，潘荣山，王智鑫.小井眼钻井提速技术在徐深气田的试验与分析[J].石油钻采工艺，2016，38（04）：438-441.

[2]罗刚，任坤峰，邢希金，舒福昌，向兴金.小井眼提速钻井液体系[J].钻井液与完井液，2016，33（02）：55-59.

[3]黄涛.小井眼钻井设备及工艺技术现场质量管理研究[J].中国石油和化工标准与质量，2016，36（04）：19+25.

[4]武毅，侯少红，刘海涵，尹飞.Missan油田小井眼钻井井身结构优化设计[J].长江大学学报（自科版），2015，12（26）：37-41+5.