影響鉆速的原因分析及提速方法研究

楊鋒

摘要：在石油開采的過程中，鉆井的難度較高，多個(gè)因素都會影響到轉(zhuǎn)速，對于開采效率有著直接的影響?；诖?，本文從影響轉(zhuǎn)速的具體原因入手，探索相應(yīng)的解決措施，希望可以給石油開采的相關(guān)研究提供一定的參考意見。

關(guān)鍵詞：鉆速;影響因素;措施

Reasons for Influencing Drilling Rate and Research on Speed Increase Method

Yang Feng

Shengli Petroleum Engineering Company Bohai Drilling Corporation ?Shandong ?dongying ?257200

Absrtact：In the process of oil exploitation，drilling is more difficult，many factors will affect the rotational speed，which has a direct impact on the efficiency of production.Based on this，this paper starts with the specific reasons affecting the rotational speed，and explores the corresponding solutions，hoping to provide some reference opinions for the related research of oil exploitation.

Key words：penetration rate;influencing factors;measures

在石油鉆井的過程中，鉆速的快慢直接關(guān)系到石油的開采效率，因此會采用提高鉆速的方式來加快開采，提高石油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。但是在實(shí)際的應(yīng)用中影響到鉆速的因素較多，這就需要從影響因素入手，探索相應(yīng)的鉆速提高方式。

1 影響鉆速的原因

1.1井身結(jié)構(gòu)和地質(zhì)環(huán)境

井身結(jié)構(gòu)和地質(zhì)環(huán)境會影響到轉(zhuǎn)速，一些石油所埋藏的地層較深，因此復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)會影響到轉(zhuǎn)速。鉆井時(shí)壓力的不同會產(chǎn)生不同的阻力，所以轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性得不到有效保障。另外，井身結(jié)構(gòu)也會影響到轉(zhuǎn)速，一些井身結(jié)構(gòu)的合理性較差，再加上套封的忽視，會造成鉆井速度降低的問題。而且該問題還會造成井漏和井噴等意外事故，嚴(yán)重影響著石油鉆探的安全。

1.2巖石特性

隨著鉆井深度的不斷增加，會有較多的砂質(zhì)泥巖和泥頁巖，這些巖石的質(zhì)地較為緊密，而且硬度也較大，所以它的可鉆性較差，在鉆探的過程中破碎較為困難，嚴(yán)重影響著鉆井的速度。而且隨著鉆探深度的增加，巖石的抗剪度和耐磨性也會不斷增加，這是因?yàn)殡S著深度的增加地質(zhì)壓力會造成巖石的結(jié)構(gòu)變化，這些都會降低轉(zhuǎn)速，嚴(yán)重影響了石油開采的效率。

1.3鉆頭加壓

隨著鉆井深度的不斷增加，鉆柱常會發(fā)生扭曲的問題，特別是井斜的情況，這時(shí)會對鉆頭進(jìn)行加壓處理，以此來保證垂直度。但是在對鉆頭進(jìn)行加壓的過程中，會導(dǎo)致巖石破碎率和機(jī)械鉆井速度下降。另外，一些情況下地層有較大的傾角，所以為了預(yù)防這種情況，會采用輕壓吊打，這時(shí)也需要降低鉆頭的轉(zhuǎn)速，最終導(dǎo)致狀態(tài)效率下降的問題。

1.4壓力和溫度問題

一般而言，隨著鉆井速度的不斷增加，鉆井的難度也會不斷提升，這是因?yàn)樵谶_(dá)到一定的深度之后，不僅溫度較高，而且內(nèi)部壓力較大，鉆井工具常因?yàn)檫@些因素而造成破壞。另外，在較深的地層里，鉆井工具自帶的鉆井液攜巖持的能力下降，這會降低機(jī)械轉(zhuǎn)速。特別是在較深的地層中，壓力會造成鉆井設(shè)備的非正常運(yùn)作，很多技術(shù)指標(biāo)達(dá)不到應(yīng)有的要求，進(jìn)一步加大了鉆井的難度。

2 提高轉(zhuǎn)速的措施

2.1井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

在上文的分析中提到了，井身結(jié)構(gòu)會影響到轉(zhuǎn)速，所以為了提高轉(zhuǎn)速，一定要進(jìn)行井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，一方面利用套管層數(shù)的增加來應(yīng)對不同壓力造成的地質(zhì)隔離，另一方面還要保證井眼的寬度，以此來讓套管順利的下入地層，這樣能夠給轉(zhuǎn)速的提高奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。井身的套管選擇也要滿足API標(biāo)準(zhǔn)，這樣就可以確保鉆井有較好的環(huán)境。同時(shí)，為了進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)速，可以適當(dāng)?shù)慕档豌@井工具的工作量，以提升效率來達(dá)到同樣的標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以優(yōu)化鉆井過程，提高石油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2鉆井工具和鉆井設(shè)備的優(yōu)化

鉆井工具和鉆井設(shè)備是鉆井的直接參與者，也能夠影響到轉(zhuǎn)速。針對當(dāng)前的問題，首先要進(jìn)行鉆頭的改進(jìn)，優(yōu)化齒形狀態(tài)，提高其抗沖擊能力，特別是平滑的切削和研磨，如果能夠保障鉆頭適應(yīng)性及強(qiáng)度，就可以大幅度提升轉(zhuǎn)速。在當(dāng)前的鉆井中，還有采取金剛石鉆頭和高速鉆輪鉆頭的組合，能夠極大的提升鉆井的速度。針對傳統(tǒng)鉆頭的改造，可采用工具的優(yōu)化配合，用金剛石鉆頭和其他工具進(jìn)行有效的搭配，以此來提高鉆速。

2.3鉆井過程的配合優(yōu)化

從上文的分析可知，隨著鉆探深度的不斷增加，轉(zhuǎn)速有了明顯的下降，所以在進(jìn)行深井石油開采時(shí)需要優(yōu)化配合。從施工設(shè)計(jì)開始進(jìn)行后續(xù)工作的安排，組織技術(shù)人員進(jìn)行地層的分析，對各類可能出現(xiàn)的情況做好預(yù)案。在具體的應(yīng)用中，還要根據(jù)實(shí)際問題進(jìn)行切實(shí)的解決方案探索，督查好各個(gè)部門之間的配合注重效率的提升，以此來提高轉(zhuǎn)速。

2.4螺桿增壓

螺桿增壓在轉(zhuǎn)速提升上較為常用，它是利用柱塞泵和螺桿鉆的搭配使用對鉆井液進(jìn)行增壓，這時(shí)鉆頭會由于高壓而產(chǎn)生噴射，以此來輔助鉆穿巖石。為了提升加壓的效果，需要將螺桿放置在恰當(dāng)?shù)奈恢?，最好能夠距離鉆井裝置十米左右，這樣壓力可以較好地和巖石產(chǎn)生沖擊，保障組鉆速。螺桿增壓技術(shù)的優(yōu)勢較為明顯，他可以保證鉆井設(shè)備不受到其他因素的影響，同時(shí)操作也十分簡單，能夠降低對鉆井技術(shù)人員的要求。從實(shí)際應(yīng)用來看，螺桿增壓技術(shù)的操作失誤率較小，而且鉆速提升的效果也十分明顯。

2.5減振增壓

在鉆井的過程中會由于摩擦等多種因素而產(chǎn)生橫向和縱向的振動，雖然這種振動不可控制，也不可預(yù)測，但是能夠通過引導(dǎo)來減輕振動對轉(zhuǎn)速的影響。一般而言是采用減振增壓的技術(shù)來輔助鉆井工作的開展，當(dāng)鉆頭產(chǎn)生縱向振動時(shí)會利用柱塞泵來推動其往復(fù)運(yùn)動，這是石油鉆井液壓力會有一定程度的增加，加壓的過程中就讓鉆井液從鉆頭中噴灑出來，有助于鉆頭破碎巖石，以此來提高鉆速。減振增壓提高轉(zhuǎn)速的方式并不穩(wěn)定，這是因?yàn)檎駝拥漠a(chǎn)生往往并不規(guī)律，一些縱向的震動會產(chǎn)生多種影響，導(dǎo)致鉆速的不穩(wěn)定，所以在進(jìn)行控制時(shí)問題較多。而且橫向的振動會阻礙到轉(zhuǎn)速的提升，如何進(jìn)行有效的引導(dǎo)和消除是在后續(xù)的發(fā)展中需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

2.6井下射流增壓

井下射流增壓是提高轉(zhuǎn)速最為常用的方式，它主要是依靠射流為鉆頭提供動力的方式來加快鉆頭破碎巖石頭速度，通過往復(fù)運(yùn)動來增加鉆頭上下的動能，保證鉆頭在運(yùn)動中有較大的壓力。而且在鉆頭運(yùn)動時(shí)，鉆井液由于壓力的增加而會產(chǎn)生高壓射流，從鉆頭中噴出的高壓射流不僅能夠帶動鉆頭的持續(xù)運(yùn)動，而且還會對巖石產(chǎn)生沖擊，形成一個(gè)循環(huán)的過程，對于提高轉(zhuǎn)速有著極大的幫助。井下射流增壓的方式較為簡單，主要是根據(jù)鉆頭運(yùn)動的能量轉(zhuǎn)化來輔助完成巖石破碎的工作，需要注意的是，要保證鉆井液等輸送滿足要求，這樣才能有效的提升鉆速。

3 結(jié)束語

石油開采對經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著極大的作用，所以為了保障能源供應(yīng)的充足，當(dāng)前的石油鉆井速度提升廣受關(guān)注。但是在鉆井的過程中，影響到轉(zhuǎn)速的原因較多，主要是井身結(jié)構(gòu)、地質(zhì)環(huán)境、巖石特性、鉆頭壓力、溫度等多個(gè)方面，這些因素不僅影響著開采的效率，而且還會造成一定的安全隱患。結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際情況，本文提出了井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、鉆井工具和鉆井設(shè)備優(yōu)化，鉆井過程配合優(yōu)化、螺桿增壓、減振增壓和井下射流增壓等多個(gè)提高鉆數(shù)的方式，希望可以給石油開采中的鉆速提升提供一定的參考。

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