井下液力推进器在大斜度定向井中的应用

大斜度定向井钻井工艺技术的应用是油气增产的一种重要手段。从钻井角度看，由于大斜度井和水平井井身结构特殊，随着井斜角的增加，钻压的施加及钻柱送入问题越来越突出。在大斜度井及水平井作业中，大摩擦阻力是限制正常钻进作业的主要因素，对钻压传递起阻碍作用。常规钻井工艺中，不论是转盘钻井还是动力马达钻井，钻压的施加均是依靠钻铤的重力实现的，而对于大斜度定向井钻井工艺，依靠这种传统的技术不能很好地满足施工需要。井下液力推进器的应用在一定程度上解决了钻压的施加问题，并可提高大斜度定向井的钻进速度及减少井下事故［1，2］。

　　

　　大斜度井及水平井的钻井作业中，钻柱所承受的外载条件更为恶劣，钻柱的振动相应给钻进带来诸多隐患，可能会导致机械钻速降低，引起钻柱扭断事故及钻头的早期失效等。钻柱的纵向振动会导致钻压不恒定，降低机械钻速，更会使钻头特别是PDC钻头早期失效。为了减少纵向振动对钻柱及钻头寿命的影响，应用井下液力推进器可以达到良好的效果。在液力推进器的应用过程中，利用其独特的液体弹性吸收原理，可减小钻柱纵向振动的不良影响，改善钻井过程中钻头及钻柱受力状态，有利于促进钻井工艺的完善。

　　

　　结构及原理

　　

　　1.结构及原理

　　

　　井下液力推进器是以钻井液为动力源，借助钻头喷嘴压降产生轴向压载荷，为钻头及前部钻具提供钻压和运移能力。

　　

　　按照实际钻井工况要求，推进器的最初设计是供215.9mm(8英寸)和244.5mm(9英寸)井使用的，提供的轴向载荷范围100～200kN，并针对钻井液介质类型要求设计有JY—Ⅰ、JY—Ⅱ两种型号提供现场应用，两种型号液力推进器结构见图1与图2。

　　

　　图1　JY—Ⅰ型井下液力推进器

　　1—上接头；2—壳体；3—活塞组件；4—中心杆；5—阀杆；6—内六方筒；7—支撑环；8—六方轴

　　图2　JY—Ⅱ型井下液力推进器

　　1—上接头；2—壳体；3—活塞组件；4—中心杆；5—阀杆；6—换向装置；7—内六方筒；8—支撑环；9—六方轴

由图2可知，液力推进器的上接头与后部钻具连接。壳体用以包容液力活塞组件和动力传输部分。活塞组件用于在高压钻井液压差作用下，实现液力加压，并通过中心杆传递给前部钻具。为实现卸载状态下的送钻，换向装置通过行程开关控制高低压腔的液路转换，并以此控制活塞组件的卸载复位动作。中心杆与六方轴相连，用以传递液力载荷及扭矩，装置通过下接头实现与前部钻具的连接。根据实际钻进参数的要求，可以优选活塞组件参数，以适应不同地层钻压、排量和喷嘴压降等的变化。