水力加压技术在石油钻井中的应用

1 水力加压技术在石油钻井中的应用 山东伟创石油技术有限公司 概 述 水力加压技术是一项广泛应用于工业生产及其产品中的实用技术。根据其液压能转化为机械能的原理研制的水力加压装置，应用于石油天然气钻井作业中，可以在不消耗额外能量、不需要其它特殊设备的情况下，利用循环钻井液产生的液压力给钻头加压，从而为钻头提供一个稳定的钻压，有效地改变下部钻具的受力状态，改善钻头和钻具的工作条件，达到加 快钻井速度、延长钻头、钻具的使用寿命、减少井下事故、保证井身质量、减轻司钻劳动强度的目的。常规钻井是靠钻头上部的钻铤重量给钻头加压，为了获得稳定的钻压，需要司钻小心翼翼地精心操作，均匀送钻。采用液力加压技术给钻头加压，不但可使钻头获得稳定的钻压，而且还能起到吸震防跳、保护钻头钻具、实现自动送钻、保证井身质量等作用。是石油钻井中一项投入小、效果明显、容易操作的实用技术，值得推广应用。在20 世纪90 年代国外首先将液力加压技术应用于石油钻井中。国内应用此项技术是在1996 年塔里木油田所钻的和4井，在深部φ 104.65m m 小井眼中使用了美国贝克—休斯公司生产的85.73m m 水力推进器。随后国内西南石油学院、山东伟创石油技术有限公司等也开始研制相应工具，现场试验均取得了一定的效果。但是由于多数现场技术人员对此项技术了解较少，对其工作原理及井下钻具受力情况仍有不同认识，现场试验应用的范围有限等，因而使得该项优越的技术不能广泛推广。下面结合试验水力加压装置的现场实践，论述液力加压装置的工作原理，分析其使用前后钻具在井下的受力状态，总结其所起的作用，回答使用该装置时人们可能存在的一些疑问，提出现场应用的几种钻具组合。旨在为推广应用此项技术提供理论依据和技术支持。 一、结构与工作原理 1、基本结构 如图1-1所示：根据水力加压原理研制的水力加压装置（单级）由上接头、缸体（外筒）、活塞、心轴（花键轴）、花键体、下接头等组成。其基本结构简单，加工制造容易。 2、工作原理 水力加压器在使用时连接在靠近钻头的下部钻具中（上接钻铤，下接钻头）。钻进（工作）时，开泵循环钻井液，钻具内高压流体直接作用于活塞端面上，产生推力推动活塞下行， 下接头 花键轴 传动轴 低压腔 活塞 缸套 高压腔 上接头 通过与活塞相连的心轴（花键轴）传递推力给钻头，此推力即为钻进时所需钻压。 3、液压力计算 钻井液从钻井泵→地面管汇→高压立管→水龙带→...