【摘 要】论文从冲击器构件结构及工作原理入手，结合旋转冲击钻井技术原理及特点，对旋转冲击钻井技术在石油钻井中的应用展开论述，接着分析了其应用效果，提出其在石油钻井领域的应用前景。希望论文的研究能为提升我国旋转冲击钻井技术在石油钻井中的应用水平提供参考性建议。
【Abstract】Based on the structure and working principle of impactor， and combining with the principle and characteristics of rotary percussion drilling technology， paper discusses the application of rotary percussion drilling technology in oil drilling ， analyzes its application effect， puts forward its application prospect in oil drilling area， hoping to provide references and suggestions for the application of rotary percussion drilling technology in oil drilling.
【关键词】旋转冲击钻井技术；石油钻井；应用；效果与前景
【Keywords】rotary percussion drilling technology； oil drilling； application； effect and prospect
【中图分类号】TE242 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）07-0193-02
1 引言
随着我国工业水平不断提升，我国对石油的需求量越来越大，石油钻井工程得到了快速发展。为了满足当前钻井效率与质量的高要求，石油钻井中的应用技术也在不断更新。在此背景下，旋转冲击钻井技术得到广泛应用，使石油开采企业效益得到了显著提升。因此，加强旋转冲击钻井技术在石油钻井中的应用研究具有重要意义。
2 冲击器构件结构及工作原理
冲击器是旋转冲击钻井技术实施的主要构件，其主要由配水机构、防回水机构、冲击机构以及传递机构构成。其中，配水机构能够将钻井的动能转化为势能，为钻井推动运动做准备，该部位包括接头、外壳、配水阀等部分。防回水机构的主要作用是实现冲击作用，将钻井动能转化为冲锤动能。冲击机构，是将钻井部分动能转化为冲锤动能，以此实现冲击作用，包括铁砧、冲锤等部分。传递机构，是钻井冲击器的通道，也是冲锤冲击载荷和冲击器钻柱传送的扭矩。冲击器工作的一般原理为，钻井液流进冲击器中，再通过配水阀，流经冲锤上端，并产生分流作用[1]，最后到达冲锤头的水槽中。此时，流道被封死，钻井液体收到堵塞而发生水击，液体压强升高的同时，冲锤产生快速运动趋势，到达一定高度后关闭原来通道，从下接头流出。冲锤依靠惯性继续运动，发生水击后使配水阀与冲锤共同快速下行。液压与上阀套相互作用，与铁砧发生碰撞，以此周而复始的实现冲击过程。
3 旋转冲击钻井技术原理及特点
旋转冲击钻井技术原理，是在普通旋转钻井工作的条件下，额外增加冲击器的作用与功能。冲击器一般位于石油井底的上端，也可位于岩心管的上端。在井底是动力机械的一种，主要依靠高压气体以及钻井液的推动而产生运动。一旦冲击器撞击钻头，其冲击动载以及静压旋转会共同发生作用，使岩石破碎。冲击动载不仅能够通过大体积破碎，提高破碎岩石的运动速度，还能够保持岩石裂隙的扩张。总体来说，旋转冲击钻井技术包括以下特点：
第一，旋转冲击钻井实现的不是研磨破碎，而是体积破碎，钻井效率较高。
第二，能够有效减少对钻头的摩擦，延长钻头的使用寿命[2]。
第三，钻头的冲击压力与回转刮削共同作用才能导致岩石破碎。
第四，冲击破碎为高频率运动，钻头不易受到影响，能形成质量较好较规则的井眼。
第五，钻井过程的钻压与钻速并不高，改善了钻柱的受力情况。
4 旋转冲击钻井技术在石油钻井中的应用
4.1 气动旋转冲击钻井技术
气动旋转冲击钻井技术中，采用的冲击器为气动性能，主要应用于采矿工业中。其冲击器包括有阀和无阀两类，区别在于上下运动的压缩空气，是否由配气机构阀片进行控制。气动冲击器的特点为介质密度低，岩石更易于破碎。另外，气动冲击器不会产生重复破碎，钻井效率高。气动旋转冲击钻井技术主要应用于凿岩器械设计中。比如，18世纪的风动凿岩机，以压缩空气为动力介质，其井眼的内钻达到1740m。后来，气动旋转冲击钻井技术中的冲击器发展到了40多种型号，具有金刚石、三牙轮等多种冲击钻头，应用在空压机、配套钻机、附属设备的设计生产中。气动旋转冲击钻井在国内的应用范围，主要包括采石场、滑坡防护、钻凿水井、石油钻井等工程孔中。
4.2 液动旋转冲击钻井技术
液动旋转冲击钻井技术实施的主要部件是液动冲击器，其主要以钻井液作为动力介质，是当前解决深孔硬地层钻的最有效方法之一。液动冲击器包括水力与高压油两种，石油钻井主要以水力为驱动介质。该冲击器的特点是燃料消耗低、能量利用效率高、攜岩能力强、设备投入少，在石油钻井领域应用性较强。在国内，我国勘探技术部门依据液动旋转冲击钻井技术，研制发明了射吸式冲击器、射流式冲击器等，同时也研制了不同类型阀式液力冲击器。该技术应用的运动部件较少，不会受到井深与围压影响。其具体参数可根据钻井工艺、井深等参数进行调整，进而实现全面体积碎岩。
5 旋转冲击钻井技术在石油钻井中的应用效果
旋转冲击钻井技术在石油钻井中的应用，取得了较好的应用效果。比如，DGSC型液动射流冲击器得到应用后，机械钻速明显提高了30%，元件寿命也达到了150h以上。综合来看，该项技术应用具有以下效果：
第一，增加岩石破碎效果。冲击器连接在钻头上，增加了周期性冲剂载荷，接触时间短，接触应力上升较快。冲击载荷的增多会产生振动现象，进而促进应力集中，增加岩石的破碎效果。
第二，降低钻头的磨损。在冲击回转钻井技术中，钻压作用较小，冲击频率高，钻头使用寿命长。
第三，钻井井身的质量有所提升。该技术允许钻头钻压限制比载荷，使岩石破碎效果达到理想状态。
第四，保证井底清洁度。冲击回转钻井中，射流方式能够进行调节和聚集，形成高速运动水团，进而保证井底的清洁。
第五，符合石油钻井中钻井深、钻距长的工业要求，具有较强的抗压强度以及较为牢固的接头密封性。
6 旋转冲击钻井技术在石油钻井领域的应用前景
冲击器可根据直径的不同归类成不同系列化产品，并向多工艺方向发展，以解决硬岩钻井的问题。旋转冲击钻井技术在石油钻井领域的发展方向，可对3000m的冲击器产品加大研究，向大单次冲击功发展，提升冲击器的可靠性，延长其使用壽命。在应用范围上，由直井向定向井方面及大位移井方面拓展，同时，为了满足深部勘探开发需要，冲击器的结构和参数，可通过仿真计算实现科学调整，进而提升该技术能量利用率。另外，旋转冲击钻井技术中的零件部位，如旋转冲击钻井配套的钻头，可以对其进行优化合计，选择最适合旋转冲击钻井的钻头，提升该技术的推广和应用。
7 结语
为了促使钻井效率与质量的提升，本文从冲击器构件结构及工作原理入手，结合了旋转冲击钻井技术原理及特点，对旋转冲击钻井技术在石油钻井中的应用展开了论述，分别包括气动旋转冲击钻井技术，以及液动旋转冲击钻井技术等重要内容。接着，本文通过分析旋转冲击钻井技术在石油钻井中的应用效果，提出了旋转冲击钻井技术在石油钻井领域的应用前景。希望本文的研究，能为提升我国旋转冲击钻井技术在石油钻井中的应用水平提供一份借鉴，拓宽其应用范围。
【参考文献】
【1】李清杰.浅谈最优化钻井技术在石油钻井中的应用[J].黑龙江科技信息，2015（25）：88.
【2】马鹏鹏，周英操，蒋宏伟，等.现代信息技术在石油钻井中的应用研究——关于钻井信息工程学的探讨[J].石油天然气学报，2014（07）：89-95+6.
【3】王明华.新型钻井提速工具在龙岗气田软硬交替地层中的成功应用[J].天然气工业，20159（07）：80-84.