摘要：涡轮钻井在俄罗斯一直是有效和经济适用的钻井措施。文章略论了俄罗斯涡轮钻井的运用近况。涡轮钻具存在着诸多不足，不是所有区域都适合涡轮钻井。要想提高涡轮钻井效率，俄语论文范文，就必须从改变涡轮钻具的结构入手，同时还需选择与涡轮钻具相匹配的高效钻头。并略论了俄罗斯涡轮钻具的发展方向，对研发我国的涡轮钻具具有重要的借鉴意义。
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关键词：涡轮钻井；缺点；钻头；发展方向
中图分类号：TE242文献标识码：A文章编号：1006-8937（2017）05-0179-02
涡轮钻具也是一种液动马达，涡轮壳体里面装有多级成对的涡轮定转子，工作时钻井液在泵的影响下首先进入涡轮定子，涡轮定子使钻井液具有一定的方向和速度进入涡轮转子，涡轮转子使钻井液的水力能量转变为涡轮钻具输出轴驱动井底钻头的转动机械能。涡轮钻具转速范围大，可使用牙轮钻头、PDC钻头和各类孕镶金刚石钻头；涡轮钻具定转子使用寿命长，存放时间不受限制；耐高温和高压，适用于高温高压井。涡轮钻具克服了螺杆钻具的缺点，是深井、超深井、高研磨性、高抗压强度、高温地层的有效提速手段。
20世纪20年代后期前苏联开始研发涡轮钻具，1923年研制成功，到20世纪50年代，前苏联取得了一大批有价值的理论探讨成果，使涡轮钻井技术成为前苏联重要的钻井措施。几十年来，前苏联通过对涡轮钻具的性能与结构不断进行完善，基本上满足了现场钻井工艺要求，涡轮钻井技术的钻井进尺占到了总钻井进尺的80％以上。
1俄罗斯涡轮钻具运用近况略论
涡轮钻井在俄罗斯一直是一种经济、有效且适用的钻井措施。在俄罗斯大部分油气田钻井过程中使用涡轮钻井措施是有根据的，该种钻井措施尤其适用于斜井。最近，涡轮钻井在斜井钻井区域不存在严重竞争，在这种情况下，涡轮钻井措施的优势是显而易见的，如：钻杆不旋转，轻质合金钻杆，高机械钻速等等。多年来，当钻井液流量为44～48l/s时，在西西伯利亚一直采用高度机动的涡轮钻具3ТСШ1-195ТЛ ，此工艺虽然保证了较高机械转速，但同时也导致井壁侵蚀坍塌。技术最过硬的钻井队在500~3 000 m井段也要划眼12～15次，而其它的钻井队达20～25次。近些年来，西西伯利亚的所有钻井公司在钻井液流量为32l/s条件下（缸套直径为170 mm）都采用单钻井泵。使用涡轮钻具的基本类型是3ТСШ1-195。这能保证较高的建井质量和技术经济指标。同时不难发现，该种涡轮钻具在自身动力允许范围内工作，其运转指标低。支撑节部分的无故障工作时间约90 h，涡轮节部分约200 h。带有注油密封轴承的高效牙轮钻头的推广使用明显地缩小了斜井涡轮钻井在西西伯利亚的范围，其原因是成套涡轮钻具无法保证钻井状态所需参数，另外，带有金刚石－硬质合金片的无轴承钻头的出现也不会使涡轮钻井范围有所扩大，因为这些钻头工作转矩超出可成套涡轮钻具承载能力的许多倍。在钻水平井时，也有很多硬性规定、要求是针对涡轮钻井工艺提出的。井下动力钻具在水平钻井领域有着十分广阔的发展前景。需要指出的是，钻水平钻井是依靠低速螺杆钻具，甚至是电动钻具。显然，目前成套生产涡轮钻具完全不适合钻水平钻井。
另外，如果遥控系统及可靠、高精度的测斜仪与涡轮钻具配合作业就不能完成优质进尺，尤其是在井眼的增斜段和稳定段。需要补充的是，批量生产的涡轮钻具在壳体上没安装可移动的扶正器，再有就是靠近钻头处的井身轨迹无法测量。使用涡轮钻具钻斜井时，俄语论文范文，由于自身的不足导致公差范围不可纠正，造成井身倾斜，固井质量低，由于频繁起下钻作业而使钻井过程劳动强度加大，所以涡轮钻井在俄罗斯钻斜井时获得了一定发展，而涡轮钻具也成了小转矩牙轮钻头的有效动力，但如果不进行成套涡轮钻具的技术工具更新换代或现代化改装，那么其运用领域和范围就可能急剧缩小。
2俄罗斯涡轮钻具缺点略论
虽然涡轮钻具在钻井过程中获得了广泛使用，但涡轮钻具也存在着不足，因而它的潜力无法得到充分发挥。俄罗斯于1950～1960年研制成功的涡轮钻具（型号为：3ТСШ1 和АГТШ）已跟不上当今的钻井需求。这些涡轮钻具的基本技术工艺方面存在诸多不足,主要表现在以下方面：涡轮钻具在转速为60～300 r/min（1～5r/s）的条件下不能稳定工作，而带有注油密封轴承先进牙轮钻头工作转速的在此区间却处于最佳值。涡轮钻具在较小钻井液流量下不工作，例如，直径为195 mm的涡轮钻具，钻井液流量低于30 l/s。涡轮钻具扩眼，即转速接近超速（空转）时。不可能克服钻井液的吸附影响，因为钻井液流经涡轮钻具不允许压裂填料。钻头卡住无法用转盘解卡。无法有效使用高压水力冲击钻头。完钻后清洗井筒危险，因为涡轮钻具仍然在继续空转，而钻头已经磨损报废。钻头报废状态检查复杂。无法使井下爆炸器，测量工具或者测井仪器靠近钻头。留在井中的涡轮钻具壳体无法切除。涡轮钻井时，要求配备用于涡轮钻具工作的大功率的泵组和基础，还有由于钻头寿命降低导致起下钻次数增多，使得钻工的劳动强度加大。
由于上面列举的涡轮钻井的大部分缺点还没有及时得到解决，因此，在只能运用涡轮钻井的区域内也采用常规的钻井方式-转盘钻井，这就在很大程度上限制了涡轮钻井的推广使用，若要从根本上扭转这一态势，研制新型涡轮钻具的任务已迫在眉睫，另外还需对目前正在使用的涡轮钻具进行现代化改装并选择合理的钻具组合方式。
3俄罗斯涡轮钻具发展方向略论
3.1开发新型结构的涡轮钻具
必须开发新型结构的涡轮钻具，它不仅能提高涡轮钻井工艺水平，还将在新的市场条件下成为有竞争力的钻井动力工具。当然，新型涡轮钻具的结构不应该只是为了追求结构新颖，主要应该从优化其动力特性的结构和参数方面着手。在研制过程中不仅要对具体的地质条件以及由于进行新技术比较试验而建立先进的钻井工艺进行探讨，还要进行理论，试验和行业综合探讨。在此条件下应确定涡轮钻具的用途，它的运转特性以及论证期望达到的技术经济效果，这是确定新型涡轮结构时必须要考虑的。为了保证合理的钻井状态，井下马达的动力特性参数的合理调整性是其要求之一。有效的调整可以强化井下动力钻具的基本参数－扭矩、转速、需要的流量值、钻井液密度、钻头以及钻井设备特性。目前的井下涡轮钻具的动力特性必须可以直接调整，可调整特性的涡轮钻具的研制是十分复杂的技术任务，采纳的模型结构图可能是需要解决的任务之一，此图包括马达的主要部分－转矩高转矩涡轮，甚至是在阶段性实施过程中完成可调整的模型附件。该模型可在尽可能大的范围内完成涡轮钻具特性参数的改变。我们深信，在不久的将来，经过科研工作者的不懈努力，可调整动力特性的涡轮钻具一定能研制成功。
3.2对目前正在使用的涡轮钻具进行现代化改装
在对涡轮钻具进行现代化改装过程中，专家倾向于采用减速涡轮马达和涡轮螺杆马达。这类马达的主要部分包含大转矩涡轮，调整附件－涡轮和螺杆副，它们与主要部分连接，同时要保证井下动力钻具的输出参数特性。当钻井液流量和密度必需值满足工艺条件下，保证最佳转速下稳定工作的足够的扭矩是对井下马达提出的基本要求，此时井下动力马达可保持最佳或者接近最佳工况。根据计算，钻井的最佳转速范围是150～300 r/min(2.5～5.0 r/s)，注油密封轴承牙轮钻头和АТП型钻头在这个转速范围内钻速最大。但是，无论是转盘钻井，还是涡轮钻井，目前它们的转均都无法稳定调节。因此，适用于该转速的成套生产的结构可靠的井下动力钻具的研制和开发是涡轮钻具设计者迫切和优先考虑的问题。
3.3选择与涡轮钻具相匹配的高效钻头
推荐采用高效PDC钻头配合减速涡轮的钻具组合，一般为直径为185和178 mm井下动力钻具和直径为215.9 mm的钻头，以及直径为195 mm的井下动力钻具和直径为222.3mm的钻头的配套使用问题的探讨引起了设计者的兴趣。
4结语
采用新型涡轮钻具及合理选择与减速涡轮钻具相匹配的高效钻头是提高深地层机械钻速和复杂地质条件下的防斜打直所不可缺少的配套设备，也是提高石油钻井作业综合技术经济效益的最有效途径。我们应该多了解俄罗斯的涡轮钻具行业的发展，加强同俄罗斯涡轮钻具方面的交流与合作，取长补短，完善我们的涡轮钻具，促进我们涡轮钻井技术快速发展。
参考文献：
[1] 杨世奇.涡轮钻井技术的新进展[J].石油大学学报,2002,26
(3).
[2] 陈天成.涡轮钻井技术适应性略论与运用探寻[J].钻采工
艺,2017,(6).
[3] 冯定.涡轮钻具复合钻进技[J].石油钻采工艺,2017,(3).
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