主動減震器在天星1井應用淺析

摘要：目前油田使用的井下減震裝置一般為補償鉆具長度的伸縮類阻尼減震器或者為液壓式減震器，隨著使用時間增加，容易造成彈簧失效及液壓油泄漏等不利因素，天星1井使用的主動減震器采用固定的無伸縮的活動部件，通過內筒均勻分布的平衡內磁瓦的磁力耦合作用，起到減震效果，在筇竹寺組及燈影組使用主動減震器后，273.1mm牙輪鉆頭使用壽命達到了140h，大大的增加了鉆頭使用壽命，給鉆井生產提速并節約了鉆井成本。

關鍵詞：主動減震器 天星1井 震動載荷 震動疲勞

1 概述

主動減震器主要應用于油田的鉆井中，與鉆鋌配合使用。鉆頭產生的鉆鋌跳動振幅，被減震器以陀螺的穩力控制，以此消除鉆頭切削地層的跳動所產生的激振以及各種渦動狀態，能夠延長鉆具的使用壽命，也能提高鉆頭切屑穩定性而提高鉆井的速度，避免斷落事故的發生。

目前，由于井下減震裝置主要為補償鉆具長度的伸縮類阻尼減震器，如彈簧式被動減震，或者為液壓式被動減震。其中，彈簧式減震容易導致彈簧出現疲勞，然后最終使鉆鋌上加重負荷。而液壓式被動減震裝置對其自己的活塞密封性能要求相對較高，因為在高井圍壓下，極大地增加了活塞密封載荷，造成液壓油易泄漏而失去減震功能，導致工作性能不穩定，并且因為內部的活塞無阻尼伸縮的沖擊，引發重大的鉆具安全隱患。

本井使用的主動減震器成功解決了以上被動減震器帶來的不利因素，發生源產生的振動載荷能夠使工作性能穩定可靠。此外，減震器外筒是固定的無伸縮的活動部件，其上下連接與普通鉆桿扣一樣的連接，所以是本安型鉆具，具有自穩特性，工程安全系數很高與普通鉆鋌相同，即使損壞也不會影響鉆井的正常工作。

2 工作原理

主動減震器分為三個部分，即傳動耦合段、減震段及過濾段。過濾段起過濾泥漿，緩釋泥漿沖擊的作用。傳動耦合段上有定子和轉子，轉子將泥漿的沖擊力轉換為動力，轉動軸承套及外磁內筒一起旋轉運動，通過筒內分布平衡外磁瓦與隔離筒內的平衡內磁瓦的磁力耦合作用，將扭矩傳遞到耦合軸。耦合軸通過花鍵連接，將扭矩傳遞給減震段的平衡軸，平衡軸一端用軸承組作為軸向支撐和徑向支撐，外部由平衡筒與過度接頭相連密封。

3 工程簡況

天星1井位于四川省廣元市旺蒼縣麻英鄉水峰村2組，是中石化勘探南方分公司布置在四川盆地米倉山前緣天星坪構造的一口預探井，設計井深3050m。由勝利西南分公司50783隊承鉆。以預探天星坪圈閉震旦系燈影組、寒武系仙女洞組、石龍洞組儲層發育情況及含氣性，兼探奧陶系和志留系儲層及志留系、寒武系頁巖氣。

鉆頭程序：Φ444.5mm鉆頭×112.44m+Φ311.2mm

×1127.5m

套管程序：Φ339.7mm導管×112m+Φ273.1mm套管×1126.28m

寒武系筇竹寺組：預計鉆厚610m，上部為灰-黃灰色粉砂質頁巖、砂巖；下部為灰黑色炭質頁巖、粉砂巖。與燈影組成平行不整合接觸。

震旦系燈三段：預計鉆厚275m，巖性以灰、灰白色中-厚層狀白云巖及厚塊狀硅質白云巖為主，夾灰-灰黑色硅質白云巖、硅質巖。與等二段整合接觸。

2012年10月17日21：30二開，本井于2012年8月25日0：00一開開鉆，10月3日5：40使用Φ311.2mm鉆頭鉆至井深1147米中完（1127.5-1147電測領眼）。2012年12月8日3：00-12月16日17：00使用Φ273.1mmHJT

537GK+主動減震器二開鉆進，進尺129m，純鉆時間138.5

h，機械鉆速0.9m/h。

鉆具組合：Φ241.3mmHJT537GK（水眼14×3）×0.25m +隨鉆打撈杯×0.92m+Φ177.8mm減震器×3.9m+

Φ177.8mm鉆鋌×17.94m+Φ237mm螺扶×1.89m+

Φ177.8mm鉆鋌×146.45m+411×410旁通閥×0.45m+

Φ127mm加重鉆桿×54.98m+Φ127mm鉆桿+方保×0.5m+下旋塞×0.41m+411×520×0.5m+方鉆桿（防磨接頭2只）

鉆遇層位：寒武系筇竹寺組、震旦系燈三段。

鉆井參數：鉆壓16-18kN、泵壓11-12MPa、密度1.45g/cm3、粘度47-52s、轉速50-75rpm、鉆遇層位筇竹寺組、燈影組三段、巖性為灰黑色含粉砂碳質泥巖、灰色含灰白云巖、淺灰色泥晶白云巖、灰色硅質泥晶白云巖。

4 認識與建議

HJT537GK牙輪鉆頭進尺129m，純鉆時間138.5h，機械鉆速0.9m/h，起出后發現有少量切削齒崩斷、主切削齒正常磨損、軸承不曠動，大大的減少了起下鉆次數，提高了鉆井速度，通過此次試驗發現主動減震器具有以下特點和優勢：

①此減震器外筒而言沒有相對的伸縮運動，大多數都是固定的外筒，操作相對簡單便捷，在工程安全上同等于普通的鉆桿，大大提高了鉆井安全性。

②將以往的被動減震更改為主動減震，通過控制動力源的轉速、擺塊的數量以及減震軸的節數，以此適應不同范圍的抵抗振動，大大穩定工作性能，提高減震效果。

參考文獻：

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作者簡介：王鑫（1982-），男，四川內江人，中石化勝利西南分公司70168鉆井隊，工程師，研究方向：鉆井工程。endprint