张文平 王 恒 孙德兴 黄河淳 尹慧博 赵建军 崔晓杰

(1.中国石化石油工程技术研究院 2.页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室3.中国石化华东石油工程有限公司70871HD 钻井队 4.中国石化西南油气分公司石油工程技术研究院)

0 引 言

钻头和井下钻具在钻进过程中处于极为复杂的运动状态。井下传感器监测结果表明：下部钻具和钻头并不随地面顶驱和转盘的驱动而匀速转动，常呈现黏滑运动状态，尤其是在非均质性强、硬度高的深部地层，井下钻具最高转速可达到地面转速的3倍以上。这种黏滑会缩短PDC钻头的寿命、降低机械钻速，制约了钻进效率的提高，是一种需要减轻或抑制的有害振动[1-2]。

针对研磨性强难钻地层钻进时的黏滑现象，国外机构在2000年提出了扭力冲击提速的技术构想。其中以加拿大United Diamond 公司和Ulterra公司研制的TorkBuster扭力冲击器最具有代表性，这种扭力冲击器在国外现场应用中取得1～3倍的提速效果[3]。国内于2010年先开展扭力冲击器的结构研究和井下试验[4]，后续又在扭力冲击器的基础上研制出了三维复合冲击工具。该工具在扭转周向冲击的基础上增加了轴向冲击，以增强钻头吃入硬地层的能力[5-7]。东北石油大学、中国石油大学(北京)、西南石油大学、中国石油大学(华东)和新疆大学等高等院校也一直在持续开展相关工具的破岩机理研究[8-10]。

扭力冲击器和三维复合冲击工具作为一类近钻头钻井提速工具已经在西南元坝、西北顺北油气田、塔里木油田和大庆油田等难钻地层钻井过程中进行了试验和应用[11-13]。……