空气震击器空气减震器

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1、、空气震击器、空气减震器研制与现场应用北京石油机械厂一、概述近些年来，气体钻井和欠平衡钻井在国外获得了比较普遍的应用，取得了显著的技术效益和重大经济效益。例如，在满足相应的前提下，气体钻井如空气钻井、天然气钻井、氮气钻井、尾气钻井等，可成倍提高机械钻速，明显缩短钻井周期，降低钻井成本；欠平衡钻井，则可对储层进行有效保护，有利于提高钻遇率和开发率。为推广和扩大空气钻井的应用规模，美国能源部曾规定2004年的空气钻井口数不低于本土总钻井口数的30%。近些年来，我国也开始关注、尝试应用空气钻井技术，在一定规模上采用欠平衡钻井技术，取得了可喜的进展。随着对这些技术在直井上

2、应用经验的逐步积累和日渐成熟，在定向井及其他特殊工艺井上应用这些技术，已成为必然的发展趋势，这将在很大程度上扩展气体钻井与欠平衡钻井的应用领域。空气螺杆钻具（或称气体螺杆钻具）、空气震击器及空气减震器3种井下工具是用气体钻井或欠平衡钻井技术钻定向井及各类特殊工艺井的必需工具。但在2001年底以前，此类新型井下工具产品在国内尚属空白。北京石油机械厂于80年代初期全面引进了原SmithInternational的螺杆钻具生产线。在美方对我们进行技术培训时，我们就注意到了空气螺杆钻具在一些特殊工况使用的优势，同时发现在80年代末期美国为了推进空气钻井技术由政府出资先后在

3、Mercury、Nevada地区成功进行了50英尺~6000英尺井段工业试验。于是从此我们一直跟踪该项技术的国际动态以及目前拥有该技术的厂商，如：原SmithInternational；BackerHughes；Griffith；Spray-Sun；Robbins&Myers；Roper等的空气螺杆钻具研发进展。在钻井作业中，由于各种原因，常常发生卡钻的事故。当进行复杂井钻井设计或预知某井段可能发生卡钻时，最好的办法就是预先在钻具组合中使用随钻震击器。当钻具遇卡时，借助随钻震击器给卡点处施以向上或向下强烈地震击，使卡点松动，从而达到迅速解卡的目的。减震器是钻井作业

4、所需的井下工具之一，它利用工具内部的减震元件吸收或减小钻井过程中钻头的冲击负荷、钻柱的震动负荷以及旋转破岩时的扭尽管转负荷，从而保护钻头和钻具，达到降低钻井成本、提高钻井工作效率的目的。尽管国内外震击器、减震器厂家很多，比如国外的Anadrill、Cougar、Spray-Sun、Griffith、National等公司，国内的贵州高峰机械厂、牡丹江石油机械厂等，但中国石油集团经济技术研究中心所做的编号为20030162的《科技查新报告》显示：国内外虽然有大量的关于油气田钻井用的震击器、减震器的产品、专利和文献报道，但是关于专门针对空气钻井而设计研制的空气震击器、

5、空气减震器的文献报道很少，更没有相关产品的信息。2001年CNPC长城钻井公司在伊朗中标，由于中标井位在海平面之上1000多米的山上，地层易塌、易漏。因此，必须用空气携屑钻井，甲方也要求配套相应工具。长城钻井公司急需f244（95/8²）的空气螺杆钻具，经与外商询价，每台价格在13万美元以上，无法承受，大批量的购买更无从谈起。鉴于随钻震击器在预防和处理卡钻事故以及减震器在保护钻头和钻具，降低钻井成本方面的特殊作用，长城钻井公司在钻井工艺设计中设计了随钻震击器和液压减震器。但由于对空气钻井认识的局限，空气介质毕竟也有它自身的特性，在空气钻井中配套常规震击器、减震器暴

6、露出许多新的问题，如产品结构上在变径处存有死角，带粒高速气流在死角处容易形成涡流，从而击伤工具关键的密封表面；常规工艺电镀的心轴由于电镀表面与机体间有微孔穴，在遭受高密度氧气和盐雾的侵袭时，氧气易通过微孔穴氧化机体，产生腐蚀、气蚀空洞，使电镀层从机体处提前起泡脱落，导致密封图1失效（图1）；由于高温、气蚀工况恶劣，常规材料工具的使用寿命大幅度降低，伊朗项目组在工程进展中已有多套国产工具发生断裂事故（图2），造成巨大的经济和声誉损失，工具最长寿命也仅有60小时左右，远远无法满足空气钻井的需要。与此同时，经文献查询和专家咨询，国外也根本就没有适用于以空气作为钻井介质的

7、空气震击器和空图2气减震器。为了解决生产急需和节约外汇，集团公司科技发展部考虑利用国内技术力量解决伊朗项目的现场急需，并为国内欠平衡钻井与空气钻井提供配套工具，决定委托北京石油机械厂组织进行气体钻井专用装备及工具研制攻关。在2001年5月~2002年11月一年半时间中，专家课题组克服了重重难关，终于完成了K7LZ120、K7LZ244空气螺杆钻具和QJ203A-Ⅰ、QJ229A-Ⅰ空气随钻震击器以及JZ-H203-Ⅰ、JZ-H229-Ⅰ、JZ-H279-Ⅰ空气减震器样机的设计、制造、室内台架试验和空气钻井的有关理论研究工作，并于2002年7月进行了K7LZ120样

8、机的地面实