水力振动器的研制及应用.pdf

2015年第44卷
石油矿场机械
第3期第81贞
OIL FIELD EQUIPMENT
2015,44(3):81-83
文章编号:1001-3482(2015)03-0081-03
水力振动器的研制及应用
王立宏
(西安长灰石油工具制造有限责任公司,西安710201)
摘要:在大斜度并和长水平段水平井滑动钻井时,托压、粘卡严重,制约了钻井速度的提高。研制了
井下钴柱三维水力振动器,能够在径向和轴向上主动产生振动,减少滑动摩阻,增加有效钴压。在
长庆油田进行了水力振动器的试验与应用,结果表明,在其他条件相同的情況下,加接水カ振动器
后,滑动钴进速度最多提高了100.96%,取得了非常显著的效果
关键词:水力振动器;振动;摩阻
中图分类号:TE921.2
文献标识码:B
doi:10.3969/j.isSn.1001-3842.2015.03.020
Development and Applieation of Hydro-oscillator
WANG lihong
(Xi an Changging Petroleum Tools Manufacturing Co.,Ld, Xi an 710201, China)
Abstract During the process of curve section or long radius drilling in the horizontal well, between
the drilling string and wellbore, the phenomenon of friction, sticking and backing pressure is very
serious. The Hydro-oscillator newly developed could make vibration in radial direction and axial
So the tool could reduce the sliding friction and increase the effective drill pressure to the bit. This
tool was widely tested in Changqing oilfield. The result shows that, under the same conditions
with this tool, sliding drilling speed is up to 100. 96% and sliding drilling achieved significant re-
Suits
Keywords: hydro-oscillator; vibration; friction
长庆油田属于“三低”油气藏,近几年的水平井
数量逐漸增多,复杂水平井、三维水平井、大斜度定
技术分析
向井的大量出现为钻井施工增加了难度。在上述井1.1结构和工作原理
的施工中,钻具产生的摩阻、托压问题严重影响了机
水力振动器主要由径向振动器和轴向振动器2
械钴速2。水力振动器的主要作用是在井下主动
部分组成,其中径向振动器可以单独下井使用,轴向
产生径向和轴向上的振动,将静态摩阻转换为动
摩阻,从而起到提高有效钻压的作用。川庆钻探
振动器须与径向振动器配合使用6?。
长庆针井总公司于2013年在长庆油田各个区块进
径向振动器(如图1)主要由变流阀和动力部分
行了水カ振动器的试验与应用,明显减轻了水平段组成。当高压钻井液从上端人口流入马达时转子
摩阻,提高了滑动钴速。
在定子型腔内作偏心距为e的公转圆周运动,在运
收稿日期:2014-09-15
作者简介:王立宏(1970-),男,甘肃西峰人,工程师,主要从事钻井技术与钻井工具研究
石油矿场机械
2015年3月
动中,会产生离心惯性力,带动定子作径向振动。变
2技术参数(如表1)
流阀在工作时,使流经钻柱的液流体积产生改变,从
而形成液压脉冲。
表1技术参数
公称直径(外径)/mm
127
动力部分
变流阀
钻井液流量/(L?s-1)
30~32
径向振动力/kN
2.8~3.5
4.2~5.0
径向振动频率/Hz
6
径向振动位移/mm
8~20
图1径向振动器
轴向振动力/kN
18~22
18~22
轴向振动频率/Hz
16
轴向振动器(如图2)主要由心轴、碟簧、活塞组
轴向振动位移/mm
成。轴向振动器在工作时,由径向振动器产生的液
连接螺纹
NC38
NC50
压脉冲作用于活塞,压缩心轴上的碟簧,轴向振动器
压力降/MPa
1.5~3.0
2.5~4.5
便产生轴线上的振动。
2现场应用
碟簧
活塞
2.1概況
水力振动器入井使用10井次,其中斜井段2口,
とん
水平段8口;单一径向人井8口,径向轴向复合入井2
图2轴向振动器
口。累计使用时间1334h。下井情况如表2。
表2水カ振动器的应用概况
使用类型
水平段长度/m纯钻时间/h
滑动速度比较
127(径向)
婧57-22H
提高17.65%
0168(径向)
平22-7
800
提高86.31%
0127(径向十轴向)
洲32-27H2井
87.5
提高7%
0168(径向)
黄平113-55
造斜段提高38.81%
127(径向)
靖平44-16-1
侧钻要求控时钻进
165(径向)
固平28-21井
2000
无对比对象
o168(径向十轴向)
塬平53-25井
提高100.69%
6165(径向)
西平229-38
设计变化,提前完钻
6127(径向)
靖50-01H1
1500
1397
行正常,因针头泥包起钴
0127(径向)
靖平44-16-2
805
无对比对象
2.2典型案例
在固平2821井试用中,水力振动器效果非常
径向振动器与轴向振动器配合使用时,推荐钻
明显,为该口井的顺利完钻起到了关键作用。该井具组合:PDC十螺杆十钻具稳定器十钻具回压阀十
为复杂三维水平井,施工难度大,在钻至水平段MWD循环短节十无磁钻铤十转换接头十加重钻杆
1300m时,因托压严重,接单根都非常困难。使用十径向振动器十轴向振动器十加重钻杆十钻杆。其
0168径向振动器下井正常工作后,滑动钻压降至中,径向振动器离钻头90~200m
320~360kN,钻时40~50min/m,无粘阻、托压现
象,工具面基本稳定,效果明显。水力振动器在该井
3结论
累计入井291h,起出拆卸后,内部构件无损坏
1)水力振动器在长庆油田的大量试用证明
2.3现场应用推荐钻具组合
该工具可以明显地改善井底钻柱托压状况,提高机
试用过程中,径向振动器