第50卷第4期 辽 宁化工 Vol .50, No . 42021 年 4 月__________________________________Liaoning Chemical Industry _________________________________A p ril ，2021
苗芷芄I
2，王洪涛3，李俊胜3，张兴龙3，万教育3，徐华冬3，张瑞平3
节能煤气灶
(I .西安石油大学石油丁.程学院，陕西西安710065; 2.西安市致密油（页岩油）开发重点实验室，陕西西安710065;
3.西部钻探定向井技术服务公司，新疆乌兽木齐830026)
摘 要：为解决在连续管钻井过程中，由于受到轴向加压，导致在水平段发生摩擦自锁以及常规
连续管钻井震击工具只有轴向的震击而无法旋转，导致频繁起下钻，使连续管过早的产生疲劳损坏等 问题，设计了一种连续管震击工具，并对连续管震走器的震击机构进行室内试验评价研究表明：这 种连续管震击工具不仅能够提高连续管钻井时的钻进效率，同时能够在定向时通过不断旋转震击作用 减少底部钻具的摩阻，为定向器转位提供更好的丁.作条件。关键词：连续管；钻井；震击工具；室内试验中图分类号：TE921‘.2
文献标识码：A
文章编号：1004-0935 ( 2021)04-0566-03
连续管钻井技术因具有高效率、低成本、安全 环保等优点，其现实需求越来越显著，在国内外得 到了较为广泛的应用，取得了良好的经济效益，是 许多油田开发中后期长停井、低产低效井挖潜增储 的主要手段。连续管震击T .具作为连续管作业管串 的标配T .具，在连续管冲砂、打捞、定向钻井、深 井、复杂井等领域的应用越来越多。由于国内连续 管震*工具研究起步较晚，所研制的大多数震击工 具只有轴向震击，而不能旋转，这会导致压差卡钻 和底部钻具组合难以打捞、频繁起下钻作业使得过 早疲劳损坏等问题，且在连续管钻井过程中，受到 轴向加压的作用，导致连续管极易发生屈曲失稳， 在水平段内发生摩擦自锁，降低轴向力传递效率， 严重影响作业效率。为此，设计出了一种新型的连 续管震击器，并验证了所研制的震击T .具原理的可 行性。
1连续管震击器结构设计
1.1结构设计
当前的主流震击器包括有阀式和无阀式两大类
而其中有阀式又包括有双作用、反作用以及正作用 3类，无阀式则包括有射吸式以及射流式两类。对 于阀式来说，其构件偏多，并且其中的弹簧容易发 生损坏，一旦出现损坏，就不能够继续进行震击， 而弹簧的刚度则决定震击的强度。对于射流式来说， 其中的射流元件需要较高的制造工艺，并且流过钻 井液之后极易产生形变，后续无法再进行使用，冲
收稿曰期：2020-11-25
作者简介：苗芷芄（1988-)，男，陕西省西安市人.中级工程师， 术及丼下工具.
击难以达到要求或者无法运行。相比于阀式和射流 式，射吸式具备众多优势，主要包括构成简洁、无 须采用弹簧或射流原件、可靠性高，所以本次设计 选择使用射吸式冲击器。
连续管钻井震击工具结构如图1所示，主要设 计结构包括梭子总成、冲击获能机构及冲击转换分
配机构3大部分。其中梭子总成的作用是截取钻井 液能量并转换为梭子的快速往覆运动；冲击获能机 构的作用是与梭子总成一起获得轴向的冲击能量； 冲击转换分配机构是在下冲缶过程中将轴向冲击能 量部分转換为周向旋转能量，并使工具下端在冲击 结束后不随工具内部一起产生复位旋转。
1一上接头；2—射吸喷嘴；3—梭子架；4一阀体；5—阀基；6—阀；
7—梭子挂；8—启冲喷嘴；9—压缩弹簧；10—冲击砧；11一外简；12—旋冲套；13—圆柱销；14一离合器套；15—单向轴承；16—下接头
图1连续管震击器结构图
1.2工作原理
连续管震击器的丁作主要分为两大部分，如图 2所示。
图2连续管震击器工作原理示意图
博士， 2019
年毕业于长江大学油气井工程专业，研究方向：油气丼工程技
第50卷第4期苗芷芄，等：连续管钻井震击工具的研制及室内试验评价
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图3
连续管震击器频率与排量之间的关系流量交换
能参数进行测试，并确定连续管震击器能否稳定运 行，之后对获得的参数处理，分析震击器相关性能 参数同排量关联性及性能参数同结构间的关联性。 2.2.2参数试验步骤
1胳装配好的连续管震击器间定悬挂在井下工 具试验台架上；
2 )连接加速度传感器、压力传感器以及数据采 集模块等；
3 )将杲的出口连接在连续管震击器的入口，并 在连续管震击器出口处安装液体循环装置；4)先将栗用低排量启动，依次检查各个管线和 泵的密封性，然后检查压力表是否正确读数；
5
)加大排量到连续管震击器开始工作，然后梯
度增加入口排量至10 L _s'并记录各排量时的数据;
6)完成试验后，将设备及T 具依次拆卸。2.2.3参数试验结果分析
试验中分别测试了采用不同直径的喷嘴时，连 续管震击器的震击频率、转速以及压降与入口排量 之
间的关系。这里由于是多个喷嘴并联如图，因此 安装不同喷嘴时的当量直径为：
Y
/i 。 (1)
1 = 1
其中：木一单个喷嘴的直径；
”一喷嘴总数。
根据公式（1 )可求得当选取直径分别为4、5、
6 m m 的喷嘴时，对应的当量直径为13.8、17.8、
20.8 m m 〇
参数试验过程中分别测试了喷嘴直径为4、5、
6mm 时排量和频率、转速、压降之间的关系，如图
当铺网
3至图5所示。
一部分发生在工具上部通过射吸作用产生往复 的轴向震击，同时不断产生水击作用；另一部分发 生在工具下部，将每次的轴向震击都可转换为单一 方向的旋转，两个作用同时作用在井下，起到减阻 提速的效果。
2连续管震击器室内试验
为了验证研制的连续管震击器的工作原理，并 对其性能参数进行测试，对装配后的连续管震击器 室进行了室内试验。试验分为两大部分，首先对连 续管震击器进行耐压试验和静压试验，用来测试工 具的密封性及各个连接部位的强度。然后对连续管 震击器进行参数试验，测试连续管震击器是否能够 正常工作，并测试连续管震击器的各项T 作参数之 间的联系。
2.1连续管震击器耐压试验
2.1.1耐压试验目的
本次耐压试验的目的是测试研制的连续管震击 器所能够承受的静压大小，验证了在一定的静液压 力下，连续管震击器是否会出现漏压的情况，并以 此来判断连续管的各个扣型、密封部位的设计合理 性。
2.1.2耐压试验步骤
1將装配好的连续管震击器安装在静压试验台 架上并固定；
2) 将密封装置与连续管震击器下部连接；
3) 将泵的出口与连续管震击器人n 处相连接；4)
先将泵用低排量启动，依次检查各个管线和
泵的密封性，然后检查压力表是否正确读数；
5 )逐步提升杲排量，直至压力表指示到10 MPa ;
6) 达到_P a 后，静压试验泵自动关闭，同
时关闭回压阀，工具开始憋压10 min ，期间开始观 察是否有压力漏失；
7) 完成试验后，将设备及工具依次拆卸，对工 具内部的密封部位和密封工件进行检查。2.1.3耐压试验结果
耐压试验完成后，通过压力表读数和观察连续 管震击器外观，发现并无漏压、漏液现象出现，说 明连续管震击器的密封部件、扣型结构等设计合理。 2.2连续管震击器参数试验 2.2.1参数试验目的
参数试验的目的是验证研制的连续管震击器的 工作原理，对连续管震击器在不同排量条件下的性
5
2
1祛痘灵
1N
H /縢
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苯酚丙酮排量/ ( L . s -')
图5连续管震击器压降与排量之间的关系
室内试验结果显示，在节流压降的驱动下，连 续管震击器可以在不断发生轴向水击的同时，产生 不连续的周向的旋转。工具在不间断运行10 h 后，
无明显异常，能够正常工作，验证了工具的T .作原 理及相关参数的设计合理。连续管震击器中的频率、
排 t t / ( L _ S 1 )
图4连续管震击器转速与排量之间的关系
转速、压降均和他的工作排量及喷嘴当量直径相关。 频率、转速、压降均随着排量增加而逐渐增大，同 时随着喷嘴的当量直径变大而减小。因此连续管震 击器的实际现场应用过程中，需要根据实际情况对 喷嘴的直径进行优选。
3结论
1旌续管震击器的主要原理是通过高速的流体
在射流周围产生的低压区，驱动阀体在工具内部进 行往复运动，再利用这种运动不断产生水击，从而 达到震击效果。震击同时可以将轴向的震击转化为 周旋的单向旋转，为连续管钻井提供周向的振动和 作用力。
2 )连续管震击器在静压耐压实验中，可以承受 10 MPa 的静压且没有出现漏压漏液的情况。
3 )连续管震击器在动压参数试验中，能够按照 设计正常发生水击震击作用，同时伴有不连续的周 向旋转；测得动压下连续管震击器的频率、转速、 压降与排量成正比，与喷嘴当量直径成反比。
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[3] 郭瑞华，黄杰，姚传高，等.连续管磨钻丁艺的研究与应用m .石油
机械，2013. 41 (8): 87-89.
Development and Laboratory Test Evaluation of Jar Tool
for Coiled Tubing Drilling
MI A O Zhi-peng ]'2, WANG Hong-tao ^ LI Jun-sheng , ZHANG Xing-long',
WAN Jiao-yu\ XU Hua-dcmg\ ZHANG Rui-ping3
(1. School of Petroleum Engineering, Xi 'an Petroleum University, Xi'an Shaanxi 710065, China;2. Xi'an Key Laboratory of Tight Oil (Shale oil) Development, Xi'an Shaanxi 710065, China;3. Western Drilling Directional well Technical Services Co., Ltd., Urumqi Xinjiang 830026, China )
Abstract: In order to solve the problems that in the coiled pipe drilling, friction self-locking occurs in the horizontal section due to axial compression, and conventional continuous pipe drilling jar tool is unable to rotate due to axial shock, which leads to frequent tripping operation and premature fatigue damage of coiled pipe, a kind of j ar tool for coiled tubing drilling was designed, and the jar mechanism of coiled pipe jar tool was evaluated by laboratory test. The research results showed that the coiled pipe jarring tool cound not only improve the drilling efficiency of continuous pipe drilling, but also reduce the friction of bottom-hole by rotating the jarring action during orientation, thus providing better working conditions for the orienting device.Key words: Coiled tube; Drilling; Jar tools; Laboratory test图像拼接
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