分析石油鉆井的鉆頭選擇及鉆井液確定

宋張康

摘 要：石油鉆井工作的開展離不開鉆頭，所以必須保證鉆頭選擇的科學(xué)性，搭配適應(yīng)的鉆井液，提升工作效率。從當(dāng)前石油鉆井工作開展的情況為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合近年來的工作經(jīng)驗(yàn)，全方位的對(duì)鉆頭的選擇以及鉆井液的選擇進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：石油鉆井；鉆頭；鉆井液

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.058

0 引言

鉆井是石油勘探以及石油開發(fā)的基本要素，并且后續(xù)的所有的資料收集工作也需要鉆井作為必要前提。鉆井作業(yè)速度和開發(fā)成本成反比，與日后的產(chǎn)出效益成正比。當(dāng)今國際社會(huì)石油資源日漸短缺，中國作為發(fā)展中國家，想要在該方面與發(fā)達(dá)國家保持統(tǒng)一發(fā)展速度，就必須要不斷的優(yōu)化石油相關(guān)技術(shù)，提升鉆井工作質(zhì)量。鉆頭是石油鉆井過程中比較關(guān)鍵的一個(gè)工具，鉆頭質(zhì)量直接影響鉆探工作質(zhì)量。如何選擇鉆井液也是關(guān)鍵問題，鉆井液優(yōu)劣直接影響石油效益。針對(duì)上述情況，下文將對(duì)石油鉆井鉆頭的選擇以及如何選擇鉆井液進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1 鉆頭選擇

1.1 鉆頭的重要性

在進(jìn)行鉆頭選擇之前，首先深入的了解鉆頭。鉆頭是鉆井必要工具，通常我國石油行業(yè)鉆井使用的鉆頭都是旋轉(zhuǎn)鉆頭。旋轉(zhuǎn)鉆頭可以在機(jī)械能的帶動(dòng)下不斷旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)的方式來帶動(dòng)鉆頭工作。旋轉(zhuǎn)過程中阻礙鉆頭前進(jìn)的巖石會(huì)被破碎掉，實(shí)現(xiàn)向下鉆探的基本目的。鉆頭是石油鉆井設(shè)備當(dāng)中最關(guān)鍵的部分之一，不同地區(qū)以及不同鉆井環(huán)境所需要的鉆頭形狀以及鉆頭規(guī)格都是不同的，所以要根據(jù)實(shí)際情況酌情選擇。

1.2 鉆頭類型與選用

石油鉆井作業(yè)類型比較多，所以相應(yīng)的鉆頭種類也較多。從石油行業(yè)發(fā)展情況來看，通常都是根據(jù)鉆進(jìn)方式的差異來選擇鉆頭的。常見鉆頭氛圍刮刀式鉆頭、牙輪式鉆頭以及金剛石鉆頭等。其中牙輪式的鉆頭是目前使用頻率最高的一種，而金剛石鉆頭則可以適應(yīng)一些地形、地質(zhì)比較特殊的區(qū)域，刮刀式鉆頭很少使用。

牙輪式鉆頭的結(jié)構(gòu)整體來說比較復(fù)雜，一般所使用的牙輪式鉆頭包含了鉆頭體等五個(gè)組成部分，如果需要使用密封噴射技術(shù)，還會(huì)有專門的儲(chǔ)油系統(tǒng)。石油鉆井施工如果需要使用牙輪式的鉆頭進(jìn)行施工作業(yè)，要高度關(guān)注周圍油井的地層資料以及油井地址信息，結(jié)合鉆井設(shè)備性能實(shí)際情況，判定是否要選擇牙輪式的鉆頭。在選定鉆頭前，要考察地質(zhì)情況，根據(jù)不同地質(zhì)狀況選擇不同型號(hào)的牙輪式鉆頭。在進(jìn)行鉆井作業(yè)時(shí)有時(shí)會(huì)存在曲線作業(yè)或者是防斜進(jìn)作業(yè)，明確鉆井深度。

在金剛石鉆頭選取方面，需要注意的方面也比較多。金剛石鉆頭主要鉆切材料是金剛石，所以可以根據(jù)鉆頭材料構(gòu)成將金剛石鉆頭劃分成普通等級(jí)金剛石鉆頭、聚晶金剛石鉆頭這兩種。聚晶金剛石鉆頭在硬度比較低的地層中使用表廣泛，普通的金剛石鉆頭一般在地質(zhì)比較復(fù)雜并且地質(zhì)硬度相對(duì)比較高的地區(qū)來使用。普通金剛石鉆頭主要由鉆頭本體、噴嘴等組成，聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭和普通的鉆頭相比，差異在聚晶金剛石組成方面。金剛石鉆頭有點(diǎn)比較明顯，切割性能較為理想，可以處理硬度比較高的地層，在高速鉆探中優(yōu)勢(shì)顯著。與其余種類的鉆頭相比，普通的金剛石鉆頭在硬度方面要明顯好于普通的鉆頭材料，所以可以在普通鉆頭因?yàn)橛捕葐栴}影響而難以工作時(shí)使用金剛石鉆頭完成施工，不僅可以提升工作質(zhì)量，還可以減少下挖時(shí)間。

2 鉆井液選用

2.1 鉆井液的作用

鉆井液和鉆頭相同，都是比較常見的石油鉆井作業(yè)設(shè)備。鉆井液是在鉆井過程中起到冷卻、清理以及沖洗作用的介質(zhì)，一般都是可以反復(fù)循環(huán)使用的介質(zhì)。根據(jù)鉆井液的差異將鉆井液氛圍泥漿、清水以及高類型。石油鉆井施工作業(yè)過程中泥漿鉆井液以及清水鉆井液的使用是比較廣泛的。鉆井液主要功能是對(duì)鉆井的底部進(jìn)行清洗，整個(gè)過程都要攜帶鉆探巖屑，需要不斷的冷卻鉆頭，是石油鉆井施工作業(yè)中不可缺少的部分。

2.2 鉆井液類型和選用

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展優(yōu)化了鉆井技術(shù)，近年來鉆井種類日漸增多，所以鉆井液也需要不斷的增加類型，為滿足鉆井需求。

液相鉆井液是最為常見的一種鉆井液類型，該類型的鉆井液都是以油質(zhì)類或者清水類的鉆井液作為主題的，不僅可以起到降溫潤(rùn)滑的作用，同時(shí)還具備清洗功能，屬于石油鉆井液當(dāng)中使用頻率最高的一種鉆井液。和其余種類的鉆井液相比，液相鉆井液更加容易獲取，而且大部分液相鉆井液都可以反復(fù)使用，可以有效節(jié)省不必要的資金支出，提升項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

活性固相鉆井液包含了在進(jìn)行鉆井時(shí)摻入的粘土以及商業(yè)膨潤(rùn)土等，有時(shí)也會(huì)在油基鉆井液當(dāng)中加入一些油基膨潤(rùn)土，這種活性的固相鉆井液一般都用在碎裂性質(zhì)的地質(zhì)鉆井工程中。

惰性固相鉆井液的主要成分有鉆屑和加重材料添加劑，整體上惰性要明顯好于前兩種鉆井液。在特殊地質(zhì)鉆井中可以起到良好的使用效果。

在選定鉆井液之前，要考慮到諸多方面的問題。首先因?yàn)殂@井液層面比較多，影響因素也比較多，所以通過分析最近幾年我國在實(shí)際施工過程中存在的欠平衡鉆井技術(shù)發(fā)現(xiàn)，鉆井液的選擇應(yīng)當(dāng)主要根據(jù)下述幾方面的情況來判定。首先是地層孔隙壓力參數(shù)方面的問題，包含了試油靜壓、鉆桿測(cè)試壓力以及MFT壓力等，不同的壓力所適合使用的鉆井液存在差異，所以需要根據(jù)油層深度情況來確定使用何種鉆井液。環(huán)空壓耗也是比較關(guān)鍵的一個(gè)影響因素，因?yàn)榄h(huán)控壓耗和鉆井液密度有直接關(guān)系。通過分析常規(guī)過平衡以及近平衡施工鉆井施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，泵排量一般都可以按照噴射鉆井的實(shí)際情況，通過最大鉆頭水功率對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 結(jié)束語

石油行業(yè)屬于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中十分重要的一個(gè)支柱性行業(yè)之一，所以必須通過各種方式提升石油行業(yè)的整體水平，使其可以與國際上先進(jìn)的開發(fā)技術(shù)相比肩。上文從當(dāng)前我國石油行業(yè)鉆井所用鉆頭以及鉆井液的使用情況入手，詳細(xì)分析了各種鉆頭以及鉆井液的缺點(diǎn)和有點(diǎn)，從鉆頭的選擇、鉆井液的選擇等角度，簡(jiǎn)要帶出工作中可能存在的各種問題，闡明不同鉆頭以及不同鉆井液的適用范圍，旨在通過該方式來提升鉆頭和鉆井液的實(shí)際使用效率，最終保證石油鉆井工作質(zhì)量，促使行業(yè)更好更快的發(fā)展。

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