沖擊器應(yīng)用說明1439

1、中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院北京市朝陽區(qū)北辰東路8號北辰時代大廈YSC-178液動射流沖擊器應(yīng)用規(guī)程中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院北京市朝陽區(qū)北辰東路8號北辰時代大廈一、 YSC-178型液動射流式?jīng)_擊器工作原理及結(jié)構(gòu)參數(shù)1、YSC-178型液動射流式?jīng)_擊器結(jié)構(gòu)及工作原理液動射流式?jīng)_擊器主要有三個機構(gòu)組成。如圖1為射流式?jīng)_擊器的結(jié)構(gòu)示意圖，包括控制機構(gòu)、動力機構(gòu)、功率傳遞機構(gòu)。上下接頭1、9分別同鉆鋌和鉆頭連接。下鉆到底建立鉆井液循環(huán),此時沖擊器對鉆頭產(chǎn)生沖擊。鉆壓和扭矩經(jīng)鉆鋌通過沖擊器筒體和砧子傳遞給鉆頭。砧子可以在八方套內(nèi)上下滑動。在與元件連接的壓蓋上設(shè)計有分流孔

2、,使流體的一部分不參與沖擊器工作,流體分流后直接參與井內(nèi)循環(huán)。射流式?jīng)_擊器工作原理為:鉆井液通過射流元件2的噴嘴噴出，在附壁作用及流體控制下，如先附壁于C側(cè)，鉆井液由C通道進入缸體3的上腔， 活塞受向下的力，當活塞到達缸體下死點時，停止運行， 缸體上腔壓力瞬間增高，訊號反饋回至D通道(控制孔)，促使射流由C通道切換到E通道， 鉆井液經(jīng)E進入缸體下腔，推動活塞向上運動，當活塞運行至上死點時， 缸體下腔壓力瞬間增高，訊號反饋回至F通道(控制孔)，促使射流由E通道切換到C通道， 鉆井液進入缸體上腔，推動活塞向下運動，如此活塞產(chǎn)生往復(fù)運動，與活塞連接的沖錘5便沖擊砧子7，砧子通過八方套與下接頭連接(下

3、接頭連接鉆頭) ，完成一次沖擊，能量以應(yīng)力波的形式傳給鉆頭。 當活塞向上運行時，上腔流體由C通道流入B通道(排出孔)；當活塞向下運行時，下腔鉆井液由E通道也流到B通道(排出孔)，再經(jīng)與排出孔連通的水道、外筒的腔體、砧子內(nèi)的孔道流經(jīng)鉆頭沖冼孔底后由環(huán)空返回地面。2、液動射流式?jīng)_擊器特點（1）射流式?jīng)_擊器無論從理論上分析還是室內(nèi)試驗都表明，其不受井深引起的圍壓的影響，且在任何情況下，鉆井液均可保持正常循環(huán)。 （2）液動射流式?jīng)_擊器除活塞沖錘外，無其它運動零件，也沒有閥及彈簧等易損件，因而其工作可靠，使用壽命較長。（3）液動射流式?jīng)_擊器的設(shè)計特點是性能參數(shù)可以大幅度調(diào)整，使用時可根據(jù)地層特點、鉆頭類

4、型及鉆井規(guī)程等條件調(diào)整沖擊器的性能參數(shù)。調(diào)整方法有三種：通過改變分流壓蓋的分流孔的尺寸改變沖擊器性能，分流孔增大，則沖擊力、沖擊功、沖擊頻率均減?。环粗畡t沖擊力、沖擊功、沖擊頻率均增大； 通過改變沖擊器的行程調(diào)整沖擊器性能參數(shù)，增大或減小行程，沖擊力、沖擊功相應(yīng)增加或減小、而沖擊頻率則減小或增大； 通過改變沖錘的質(zhì)量調(diào)整沖擊器性能參數(shù)，錘重增加或減小，沖擊力、沖擊功均增大或減小，而沖擊頻率則減小或增大。（4）液動射流式?jīng)_擊器設(shè)計了防空打機構(gòu)，當沖擊器懸空或提離井底時，砧子向下滑動，活塞隨著下滑，活塞圓柱面封住了缸體的下腔進水通道，沖擊器即不工作，避免了下鉆、循環(huán)等非正常鉆進狀態(tài)下沖擊器作無用功

5、。（5）通過合理地選配沖擊器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，以匹配地層與鉆頭，提高鉆進效率及延長鉆頭的使用壽命。3、主要結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)表1 沖擊器結(jié)構(gòu)性能參數(shù)序號技術(shù)參數(shù)參數(shù)值1適用井眼直徑/mm215.92沖擊器外徑/mm1783沖擊器長度/mm26134上接頭母扣扣型4-1/2IF(410)5下接頭母扣扣型4-1/2REG(430)6鉆井液排量/(L/s)25-307工具壓降/MPa1-38沖擊力/kN60-809沖擊功/J198-30110沖擊頻率/Hz6-8二、沖擊器現(xiàn)場應(yīng)用規(guī)范1、沖擊器適用范圍影響旋沖鉆進效率的主要參數(shù)有：鉆壓、排量、轉(zhuǎn)速、沖擊頻率、沖擊功等。不同地層、不同巖性，起主導(dǎo)作用的因素亦不相

6、同。鉆進前必須根據(jù)巖石性質(zhì)選擇合理的沖擊器工作性能參數(shù)。鉆進軟、塑性巖層(如泥灰?guī)r地層等)時，破碎巖石以切削為主，鉆壓應(yīng)稍大一些，使鉆頭與巖石緊密接觸，有利于提高兩次沖擊間切削破碎效率。轉(zhuǎn)數(shù)也可稍高一些，實現(xiàn)低沖擊功、高沖擊頻率；鉆進硬或研磨性較強的巖層時，以沖擊壓碎為主，轉(zhuǎn)數(shù)不宜過高，在硬地層中巖屑顆粒較大，應(yīng)適當開大排量，實現(xiàn)大沖擊功、低頻率；沖擊功和頻率在現(xiàn)場可通過改變沖錘沖程及泥漿泵排量進行調(diào)整；在一般情況下，鉆井參數(shù)可不做變化，保持正常旋轉(zhuǎn)鉆井參數(shù)。沖擊器正常工作需要施加一個最低鉆壓，該鉆壓為沖擊器正常工作的臨界鉆壓，沖擊器正常鉆進時鉆壓應(yīng)控制在60-80KN左右。2、沖擊器操作規(guī)程

7、2.1沖擊器使用要點（1）沖擊器由旋沖鉆井工程師親自在現(xiàn)場指導(dǎo)組裝和地面測試。沖擊器入井前在井口以正常鉆進排量的60%以內(nèi)進行啟動試驗，并記錄準確的立管壓力和排量；（2）全程使用鉆桿濾清器，以防沖擊器流道和鉆頭水眼堵塞；（3）每下鉆25-30柱，要向鉆具內(nèi)灌滿泥漿一次；灌漿要用小排量（小于正常排量的60%）； （4）下鉆遇阻不超過50kN，上下活動鉆具無效時，應(yīng)開單泵循環(huán)，慢慢劃眼通過，不得強下；盡量避免用劃眼；（5）鉆頭距井底5.0m 時開泵循環(huán)，井口有鉆井液返出后緩慢下放鉆具，清洗井底，以1040kN鉆壓進行井底造型0.30.5m后，逐漸將排量開到設(shè)計值，司鉆可根據(jù)鉆時及扭矩變化在規(guī)定范圍

8、內(nèi)調(diào)整鉆壓，使機械鉆速最大化；（6）正常鉆進時鉆壓控制在6080kN 左右，送鉆要均勻，嚴防溜鉆，及時調(diào)整參數(shù)，時刻注意鉆壓、泵壓、鉆時和扭矩的變化情況，準確判斷鉆頭工作情況；（7）鉆進中需停泵時，應(yīng)先上提鉆具不少于6m，以防巖屑下沉而卡住鉆頭或沖擊器。鉆壓和排量可在規(guī)定的范圍內(nèi)逐步加大，直到獲得最佳機械鉆速。旋沖鉆井工程師將提供最佳鉆井參數(shù)。正常鉆進中應(yīng)保持排量的穩(wěn)定，以使沖擊器達到最佳工作狀態(tài)；（8）當需換鉆頭、鉆達設(shè)計井深或者其他原因的起鉆時，如在裸眼段起鉆遇阻，應(yīng)該馬上下放，然后再慢慢上提。如遇阻上提拉力仍增加，應(yīng)再次慢慢下放鉆具，并接上方鉆桿或者頂驅(qū)開泵慢慢倒劃眼；（9）在地面要檢查

9、沖擊器砧子與八方的配合情況。如需要再次入井使用時，在入井之前，鉆臺啟動試驗步驟進行；（10）配合鉆井液工程師做好鉆井液的處理及維護工作，確保鉆井液性能適應(yīng)井下需要，保持井下正常；（11）沖擊器鉆井過程中嚴格執(zhí)行旋沖鉆井現(xiàn)場服務(wù)工程師的指令。2.2鉆臺啟動試驗沖擊器入井前，要在鉆臺進行啟動試驗，確定沖擊器工作正常后方可入井。啟動試驗按照以下規(guī)程進行：（1）鉆具組合：方鉆桿+沖擊器+測試接頭+排漿管線；（2）沖擊器砧子連接測試接頭，鏈鉗上緊絲扣，之后將測試接頭與排漿管線連接，并固定好排漿管線。利用大鉤和方鉆桿的自重壓住沖擊器，確保試沖時沖擊器活接頭保持關(guān)閉；（3）開泵，排量自10L/s提高到18

10、L/s，觀察沖擊器工作情況，一般情況下沖擊器的啟動排量為12-15 L/s，隨著排量增大，沖擊器沖擊功和沖擊頻率也隨之增大；（4）沖擊器試沖1-3 min，停泵，拆掉測試接頭，接上鉆頭方可入井。2.3沖擊器入井前對井眼的要求（1）旋沖鉆井前要認真分析前一只鉆頭使用情況，特別是有無斷齒等現(xiàn)象，確保井徑規(guī)則無縮徑、井底干凈、無落物，否則要通井處理；（2）通井過程中注意摩阻變化，對易遇阻卡井段應(yīng)重復(fù)仔細劃眼，待上提下放無阻后方能通過。起鉆后仔細觀察鉆頭及扶正器磨損情況；（3）校準綜合錄井參數(shù)儀，保持其在旋沖鉆井過程中處于良好工作狀態(tài)，并根據(jù)參數(shù)變化及時修正；（4） 在入漿口處安裝合適的濾網(wǎng)，并定期檢

11、查清洗。2.4沖擊器入井操作要求（1）沖擊器入井前一趟鉆，起鉆前充分循環(huán)，確保井底干凈；（2）按常規(guī)下鉆方式下鉆，下鉆時防止6mm以上大顆粒石塊或堵漏材料等雜物帶入鉆具內(nèi)。沖擊器上下鉆臺要操作平穩(wěn)，嚴防強烈碰撞；（3）下鉆過程中，每次開泵循環(huán)前，確認鉆桿過濾器要安裝到位；（4）下鉆遇阻時，開泵，開動轉(zhuǎn)盤，利用沖擊器在遇阻處沖擊旋轉(zhuǎn)劃眼排除；（5）下鉆至距井底5m時開泵循環(huán)，直至泥漿性能（比重和固相）符合要求；（6）鉆井參數(shù)：保持原鉆井參數(shù)，根據(jù)沖擊器在井內(nèi)工作情況調(diào)整鉆井參數(shù)；（7）鉆進中泵壓較旋轉(zhuǎn)鉆進高2 MPa左右屬正常，若泵壓突然升高或降低較多應(yīng)根據(jù)具體情況判斷是否提鉆。2.5鉆進技術(shù)要

12、點（1）按常規(guī)鉆井方法鉆進，沖擊器在井內(nèi)工作時，開動固控設(shè)備；（2）控制泥漿含砂量小于0.2%，控制泥漿固相含量在10%以內(nèi)（根據(jù)實際情況允許適當超出此范圍）；（3）正常鉆進中，嚴格監(jiān)視泵壓、巖屑的變化，記錄井深、地層、鉆壓、轉(zhuǎn)速、排量和鉆時等資料；（4）記錄施工井段鉆速資料，與同井上、下井段鉆速和鄰井相同地層鉆速對比分析，為分析旋沖鉆井效果提供依據(jù)；（5）旋沖鉆進時，泵壓較旋轉(zhuǎn)鉆進高2 MPa左右屬正常，若突然升高或降低較多應(yīng)根據(jù)具體情況決定是否起鉆。2.6起鉆操作要求（1）起鉆后，卸松沖擊器連接絲扣，卸下沖擊器；（2）將上接頭與外缸、外缸與中接頭卸開，拆開沖錘、活塞、缸體及射流元件，檢查缸

13、體密封（側(cè)、端面）壓蓋密封，檢查元件噴嘴、控制道、是否有堵塞和損壞等；（3）卸開下接頭及八方套，打開砧子，檢查滑動密封；（4）清洗沖擊器各部件，所有絲扣和配合部分擦拭干凈，涂抹潤滑脂或其它常用防銹劑，然后重新組裝備用。2.7旋沖鉆井防卡技術(shù)措施（1）鉆進中需停泵時，應(yīng)先上提鉆具不少于6m，以防巖屑下沉而埋卡鉆頭或沖擊器，鉆具在井內(nèi)靜止不能超過3min。上下活動鉆具范圍應(yīng)在兩根鉆桿以上；（2）控制起下鉆速度，在進入裸眼段及縮徑段時，注意觀察摩阻變化，在摩阻增大時，劃眼通過；（3）最大限度地降低鉆井液中的無用固相含量，改善鉆井液固相顆粒級配。維持鉆井液具有良好的流變性能；（4）入井鉆具必須按規(guī)定認

14、真進行檢查，凡不合格的鉆具禁止下井使用；（5）起鉆前處理好鉆井液，大排量循環(huán)洗井；（6）鉆進中發(fā)現(xiàn)泵壓升高或下降、懸重下降、鉆井液返出減少等現(xiàn)象，應(yīng)停止鉆進，上提鉆具到正常井段后，采取沖、通、劃的辦法，使井眼恢復(fù)正常，方可繼續(xù)作業(yè)；（7）短程起下鉆井段應(yīng)超過新鉆井段長度，防止縮徑卡鉆；（8）鉆進中發(fā)現(xiàn)泵壓下降較多，應(yīng)停鉆分析原因。如果在地面上找不出問題，應(yīng)起鉆檢查鉆具；（9）在井口上作業(yè)，采取預(yù)防工具、螺栓、鉗牙等物品落入井內(nèi)的措施。空井時，可用鉆頭盒蓋住井口；（10）嚴格控制起下鉆速度，下鉆遇阻時不得硬壓硬砸，起鉆阻卡時不得硬拉硬拔，應(yīng)開泵循環(huán)，消除阻卡，嚴防鉆具被擠入縮徑的小井眼井段。2.

15、8其它技術(shù)說明及要求（1）在實際鉆井中應(yīng)加強隨鉆綜合研究與分析，根據(jù)實鉆地質(zhì)情況，適時修正設(shè)計和相應(yīng)的作業(yè)措施；（2）鉆進中根據(jù)地層壓力監(jiān)測資料、巖屑返出情況、起下鉆阻卡和短起下鉆等情況，及時調(diào)整鉆井液性能；（3）在鉆井過程中的所有作業(yè)，必須遵循“健康、安全、環(huán)?！钡囊?guī)范；（4）鉆井工程、錄井、測井、測試均是為地質(zhì)目的服務(wù)。因此，在鉆井過程中，必須嚴格執(zhí)行地質(zhì)指令；（5）在鉆進過程中，應(yīng)注意防漏、防斜、防蹩跳鉆、防噴、防氣侵。3 應(yīng)急措施（1）加強坐崗與錄井監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)井漏、溢流等應(yīng)立即停止鉆進并采取相應(yīng)的措施；（2）如發(fā)生井漏，應(yīng)認真分析漏層特性，并立即向甲方有關(guān)部門報告，決定下步施工方案。如果發(fā)生較小漏失需要堵漏，應(yīng)采用沖擊器允許通過的粒徑和長度（6mm）的堵漏材料；如果發(fā)生大的漏失，則需要先提出沖擊器，然后進行堵漏；（3）如果在裸眼段起鉆遇阻，應(yīng)該馬上下放，然后再慢慢上提。如果遇阻上提拉力仍增加，應(yīng)再次慢慢下放鉆具，并接上方鉆桿或者頂驅(qū)開泵慢慢倒劃眼；（4）下鉆遇阻不超過50kN，上下活動鉆具無效時，應(yīng)開泵循