引言
在油气勘探开发领域，旋转钻井技术是主要的钻井方法，在解决钻井过程中出现的钻头钻井效率低、钻井周期长等问题方面发挥着关键作用。与脉冲孔喷射钻井、超高压喷射钻井等技术相比，旋转钻井技术具有设备设计简单、生产成本低的优点。此外，旋转钻井技术在综合应用中显示出显著优势，使其在钻井作业中得到广泛应用。
1.旋冲钻井技术的概述
1.1.技术原理分析
旋冲钻的核心原理是在钻头顶部安装一台冲击装置，利用液压、气力等动力源，使钻头产生高频率的冲击。这些冲击作用经由机构传递到钻头上，使钻头在冲击力的作用下，利用自身的惯性实现高效钻进。在此过程中，冲击作用与旋转力共同作用，使钻头能够高效地击碎不同硬度的岩石。在钻探过程中，撞击作用不仅提供了粉碎力，而且也帮助扩大了岩石的裂隙，使岩石更大面积地破碎。该方法显著地提高了破岩效率，从而加快了钻井速度，并有效地缩短了石油钻探的时间。
1.2.旋转冲击器
冲击器是旋冲钻井施工中的核心部件，它主要由水分布、撞击、防止回水和传输等部分构成。在实际的石油钻井过程中，首先会有钻井液或者空气流进入冲击器，然后通过分配阀对其进行处理，然后通过冲锤的顶端进行分流，最终到达冲锤头的水槽。其次，由于流动道处于封闭状态，钻井液或气流在回流过程中发生堵塞，从而产生水锤现象。因此，在液体压力达到某一数值时，冲锤将产生快速运动现象；当到达预定的高度时，原来的通道会自动闭合，这时，从下部的关节处流出液体，使冲锤保持惯性连续运动。
1.3.旋冲钻井技术的特点
旋冲钻井是将动力装置安装于井底钻头和岩心管等部位，利用钻井液和高压气体产生的推动力，推动钻头形成上下撞击的活塞运动方式。钻头在钻进过程中产生的静水压旋转与冲击动载可形成组合动力，产生更强的冲击破岩效果。冲击动荷载作用下，岩石裂隙进一步扩大，破碎速度加快，破碎程度增强。旋冲钻井技术具有如下特征：第一，在应用旋冲钻技术时，钻头采用旋转刮削和压入冲击两种方式对岩石进行破碎；第二，在钻探过程中，对一些比较坚硬的岩石，可以用大体积的撞击来磨碎岩石，大大提高了钻探的性能。第三，采用高频率撞击法，可缩短破岩时间；第四，采用高频率撞击岩石，既能缩短撞击时间，又能延长钻头寿命。
2.旋冲钻井技术的应用
2.1.合理选择旋冲钻钻头
在选择旋冲钻头时，应将岩石、钻深、井眼等各项指标作为选择冲击器的依据，科学地计算机械钻进速率，并对钻头参数进行合理选择。根据目前石油钻井中旋钻的使用状况，主要有压轮式、定球齿和PDC三种钻头形式。不同类型钻头在钻进过程中具有不同的优势，固定球齿型钻头在冲击、抵抗能力上有很大优势，但切割能力有限，需要配合液动高能量冲击器才能更好地破岩，并提高钻井深度。使用PDC钻头时，应配合高频低冲击器，其使用优点是适用于疲劳岩屑。另外，牙轮钻头抗冲击和承压能力较强，对冲击器的要求不高，适用于中等硬度地层结构，更能满足破岩要求。
2.2.气动旋转冲击钻井技术
该技术在矿山工程中得到了广泛应用。传统的钻井方法需要耗费大量的人力和物力，不仅效率低、投资大，而且存在一定的安全隐患。而气压旋转冲击钻井则是利用高压气体冲击钻头，使钻头旋转，从而大大提高了钻井效率，降低了生产成本。另外，由于冲击器的介质密度较小，易于破碎岩石，取得了较好的效果。操作环境和具体技术要求不同[7]。气压旋转冲击钻机具有效率高、稳定性好、不需要反复破岩的特点，适合不同的工作条件，具有速度快、钻进速度快等特点。该系统可快速穿越复杂地层，如复杂地层和深海钻井，保证施工质量和进度。
2.3.液动旋转冲击钻井技术
液动旋转冲击钻进在矿山工程中得到了广泛的应用。传统的钻井方法需要耗费大量的人力和物力，不仅效率低、投资大，而且存在一定的安全隐患。而气压旋转冲击钻井则是利用高压气体冲击钻头，使钻头旋转，从而大大提高了钻井效率，降低了生产成本。另外，由于冲击器的介质密度较小，易于破碎岩石，取得了较好的效果。采用无阀冲击器、有阀冲击器、三牙轮、金刚石钻头、冲击器等技术的发展，能够适应不同的工作环境，满足不同的技术要求。气压旋转冲击钻机具有效率高、稳定性好、不需要反复破岩的特点，适合不同的工作条件，具有速度快、钻进速度快等特点。
3.石油钻井中旋冲钻井技术的工艺流程
3.1.井眼准备
在正式开始钻井前，要进行一系列重要的钻孔准备。首先，员工需要对一些关键设备如钻头、撞击器进行全面的检查，以确保其工作状态良好，并且调节到最好的工作状态。下一步，要彻底检查钻孔和底部，确保通道畅通，无缩径，同时要保持井底清洁，不留残渣。另外，为保护隔水管及泥浆泵，应安装过滤器，防止异物进入。同时，严格标定录井参数，保证关键数据在后续钻井过程中能稳定准确地记录。这一系列的准备工作是保证钻井作业顺利进行、安全高效的基础。
3.2.钻台启动试验
钻井作业经常处于艰苦而复杂的环境中，各个钻井地点的具体情况也各不相同。这些因素包括不同的地质构造，井下操作的深度，不同的岩石类型和不同的地层厚度。这就要求对每一个钻井现场都要进行深入细致的研究分析。这样就可以根据实际情况对钻井工艺参数进行调整、优化，使之更科学、更合理。
3.3.钻进
钻井作业是石油工程、地质勘探等领域不可缺少的重要环节，“均匀送钻，防止钻具溜失”是其实施过程中必须严格遵循的基本原则。采用均匀送钻方式，可保证钻头对岩石的切削力均匀分布，减少因局部过载而造成的钻头磨损过大、刀具折断等危险。另外，在钻进过程中保持稳定平衡，对延长钻头使用寿命、保证钻井连续高效具有重要意义。为防止钻具溜失，必须采取一系列严密的措施，以防止钻具脱落，防止钻进井内。这种预防措施不仅可以保护设备及人员的安全，而且还可以避免因钻屑造成的额外时间及经济损失。
4.结束语
综上所述，旋冲钻井技术是一种新的钻进技术，它能有效地避免钻进过程中由于地层岩性的变化而对钻进质量、钻进效率、钻进安全等方面带来的不利影响。油气企业应加强对该技术的研究，根据石油钻井工程的具体情况，选择合适的钻头，科学合理地配置钻井工艺参数，只有如此，才能最大限度地保证石油钻井作业的高效率和高质量，提高油气公司的经济效益。
参考文献
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[3]张冠杰.旋冲钻井技术在石油钻井中的应用[J].化工设计通讯,2022,48(04):49-51.
[4]郭子枫,孟子豪,任博欢,孙豪.石油钻井中旋冲钻井技术的应用探讨[J].新型工业化,2022,12(04):258-260+265.
[5]刘鹏.旋冲钻井技术在石油钻井中的应用[J].化工设计通讯,2021,47(09):21-22.
