液力加压器在果4平2井的应用

1、液力加压器在果4平2井的应用张荣立吐哈盆地果玉油田的第三系、白垩系地层砾岩、含砾泥岩层厚且与泥岩交互，钻探施工中普遍遇到的难点是：1)地层跳钻严重，加压困难， 钻速低，易造成掉牙轮事故；2)地层倾角大，大钻压钻进易斜；3)地层 不均质，夹层多，软硬交错，蹩跳钻，易造成钻具事故。因此如何解决以 上难点对提高该地层钻速、缩短建井周期至关重要。为此在果4平2井的 施工中，通过对临井调研，我们在第三系、白垩系地层针对性地进行了液 力加压器的应用试验，取得了较好的效果。果4平2井地质简介:地质 时代分层设计井深(m)实际底深(m)厚 度 (m)主要岩性描述第四 系Q986986986大段杂色细砾岩第三

2、系N2p6971394408以块状杂色砾岩为主。第三 系N1色细砾岩为主，夹棕红色泥岩第三 系Esh23892389823杂色细砾岩，砾状砂岩及紫红色泥岩，含砾泥LU岩白垩 系K1tg26372637248上部为紫红色含砾泥岩夹杂色细砾岩，下部为杂色细砾岩侏罗 系J3q29332933296棕红、灰褐色、灰绿色泥岩，粉砂质泥岩侏罗 系J2q31923183250上部：灰、灰绿色泥岩；中下部灰色粉细砂LU岩侏罗 系J2S34943525342灰色、深灰色、暗紫色杂色泥岩夹灰色细砂岩、 粉砂岩、泥质粉砂岩；上部视电阻率曲线呈微 齿状低阻，下部为齿状中阻。液力加压器用途、特

3、点与工作原理:1液力加压器用途：液力加压器是一种应用于钻井作业中的井下工具。它是一种能量转换 装置，利用钻井泵泵压为动力把液体压能转换为钻压得一种新型钻井技 术，改变了常规钻井作业时靠下部钻铤重量施加钻压的方式，使钻头或下 部部分钻具与钻柱中的其他部分柔性连接，使钻铤给予钻头的刚性加压变 为液力柔性加压，克服了刚性加压的种种弊端，从而达到高速度、高质量、 低成本钻井的目的。在地质条件恶劣的地层钻进时，随着钻头的转动，会 产生上下跳动（即跳钻现象），由于钻柱直接连接钻头，整个钻具就会随 着钻头的上下跳动产生同步的上下震动，从而产生一个很大的力反复作用 在钻头上，导致钻头冲击破坏。同时，钻柱也产生

4、很大的应力波，使钻柱 疲劳破坏，严重的跳钻还会影响到大钩、水龙头和井口设备等，从而降低 了钻井进尺和钻井经济效益。液力加压器采用钻井液作为减震元件，利用 三级活塞吸收钻头产生的上下跳动，而不传给上面的钻柱，使钻头上的负 荷在整个周期内变化量最小，钻柱应力波传递最小，防止钻头产生的纵振 激发钻铤产生纵横振动耦合一一有解耦作用，从而延长了钻头和钻具的使 用寿命。液力加压器的特点：改变了钻头的加压方式。把机械式加压改为液力加压为钻头提供稳定钻 压，实现柔性加压钻进。液力加压器活塞行程有30cm。司钻可以刹住刹把， 当指重表指示活塞到下死点后，再下放一个活塞行程的方入。这多少有点 像“间隙性”自动送钻

5、，相对减轻司钻的体力劳动。改变了调节钻压的方法。通过水力因素调节钻压大小，可节省部分钻铤， 简化钻具结构的同时也减轻钻机负荷。减震效果实现了 “质”的飞跃。能延长钻头、钻具和地面设备使用寿命， 降低钻井成本，减少井下事故的发生，同时也相应提高了机械钻速。使用液力加压器时，向上作用于钻铤的液体反作用力与钻压相等。钻 铤承受的液体反作用力是均衡的，它改善了钻具的受力状态，降低中和点 高度，钻具稳定和导向性好，在大钻压、高转速下工作仍具有吊打功效， 有一定的防斜打直作用。工作原理:缸筒钉简级活塞级活塞液力加压器主要由缸体、活塞、 芯轴等部分组成，缸体用于连接钻具 并传递扭矩、活塞在缸体内滑动、密 封

6、并传递压力，芯轴上下分别和活 塞、钻头相连，液压力传给钻头。液力加压器采用钻井液作为减 震元件，通过三级活塞来吸收钻头的 上下震动，当开泵时，工具内形成压 降，压降作用力形成的推力推动活塞 下行，直至行程结束。在钻井过程中， 若钻井液在第一、二、三级活塞上产 生的推力分别为缸筒钉简级活塞级活塞液力加压器主要由缸体、活塞、 芯轴等部分组成，缸体用于连接钻具 并传递扭矩、活塞在缸体内滑动、密 封并传递压力，芯轴上下分别和活 塞、钻头相连，液压力传给钻头。液力加压器采用钻井液作为减 震元件，通过三级活塞来吸收钻头的 上下震动，当开泵时，工具内形成压 降，压降作用力形成的推力推动活塞 下行，直至行程结

7、束。在钻井过程中， 若钻井液在第一、二、三级活塞上产 生的推力分别为P1、P2、P3，钻压为 G，则当G忍P1时，第一级活塞工作; 当P1/GMP1+ P2时，第一、二级活 塞同时工作；当P1+P2/GMP1+P2+ P3时，三级活塞同时工作。在钻井过 程中，当钻头向上跳动时，通过芯轴 推动活塞向上运动，而外壳和上部钻 具不动，当钻头向下跳动时，钻井液 推动活塞向下运动，因此能保证钻头 在任何时候都和井底接触，当钻井泵 稳定工作时，作用在活塞上的力保持 不变，使钻头负荷在整个周期中的变 动量为最小。液力加压器液力转换计算： 钻头压降 P=0.0861*p *Q2/D,4 加压负荷G纪*P说明：

8、P钻头压降; E为转换常数，与液力加压器活塞面积有 关；G为钻压，单位t，DM为钻头水眼当 量直径，单位cm。果4平2井应用情况及临井对比:应用情况：该井二开第一只钻头钻至1034.00m,钻进过程中憋跳严重，考虑到施 工安全和提高下部井段施工速度，决定起钻下入液力加压器，型号： 165mmDDJQ。钻具组合：241.3mmHJ517GX0.30m + 液力加压器X4.80m + 178mmDCX17.73m + 241LFX1.62m + 178mmDCX43.53m + 165mmDCX54.90m。使用情况:序号使用井段m进尺机械钻速钻压KN转速排量泵压地层自至110341329.829

9、5.85.6350-801205317N2p21329.81564234.26.1880-1201205317*3156419113475.19120-1401205316Esh419112178.79269.793.61120-1401205318Esh对比情况：a.与本井二开第一只钻头对比:使用井段m进尺m纯钻时 间h钻头型号使用液力加压器否断齿数（个）705.501034.00328.504005LH437G否全断10341329.8295.85230HJ517G是171329.81564234.24345LH517G是11156419113477340HJ517G是419112178.

10、79269.798240HJ517G是1从上表对比可以看出钻头使用时间明显延长，且断齿现象也明显改善。施工中还发现：在液力推进器行程范围内钻进时没有跳钻现象，蹩钻 现象改善不明显；但在其行程外，即小钻压和钻压过大时减震失效。b.井斜控制效果对比：果4平2井是采用液力加压器和钟摆钻具组合控制井斜，果4平1井是用液力加压器加光钻铤组合，果4-8井是钟摆钻具组合。其相同层位井斜变化如下表:果4平2井果4平1井果4-8井测深 m井斜变化趋势测深 m井斜变化趋势测深 m井斜变化趋势10502.79降斜10301.46增斜10301.00前稳后增13252.2313431.4213301.0415501.

11、4715421.6715300.9019001.5018982.1518800.9221751.2621032.720801.5222192.3322051.61通过上表对比可以看出：液力加压器在钟摆钻具组合下，降斜效果明显，液力加压器加光钻铤组合在地层倾角较大的地区抑制增斜效果较差, 而普通钟摆钻具组合下受地层影响较大。使用液力加压器与否对机械钻速的影响：下表2 口井均使用241.3mm 钻头，所钻层位均在桃树园组(*t)+鄯善群组(Esh)，岩性均为杂色砾岩夹 泥岩和含砾泥岩。果4平2井果4-8井使用井段m型号进尺机速使用井段m型号进尺机速自全自全10341329.8HJ517G295.8

12、05.6310231281H517G258.005.871329.81564LH517G234.206.1812811422HJ517G141.003.6915641911HJ517G347.005.1914221708HJ517G286.004.8119112178.79HJ517G269.793.6117082010HJ517G302.004.0520102326HJ517G306.003.99平均单只钻头进尺m286.19平均单只钻头进尺m260.60平均机械钻速m/h4.54平均机械钻速m/h4.45通过上表对比可以看出：使用液力加压器的井平均单只钻头进尺提高了 9.82%，平均机械钻速提高了 2.02%。结论与建议：液力加压器在果4平2井的应用其减震效果明显，延长了钻头使用寿命, 保护了钻柱。通过本井的实践证明液力加压器与钟摆钻具组合对防斜打直的作用较 好。为减小地层对井斜的影响，取得较好的防斜效果，建议在井