石油鉆井鉆頭與鉆井液優(yōu)選研究

韓克玉

摘要：雖然近年來(lái)新能源的概念炒的火熱，但是在現(xiàn)階段我國(guó)社會(huì)工業(yè)的開(kāi)展還是主要以石油資源為主導(dǎo)，我國(guó)能源工作的重點(diǎn)工作之一還是放在石油開(kāi)采上面，石油開(kāi)采的效率與質(zhì)量對(duì)我國(guó)的石油資源供應(yīng)情況有著直接的影響，并制約著與之相關(guān)的產(chǎn)業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在石油鉆井工程項(xiàng)目中，對(duì)石油開(kāi)采效率影響較大的是鉆井與鉆井液。因此對(duì)兩者的選擇恰當(dāng)與否引起了相關(guān)學(xué)者的興趣，基于此本文也將對(duì)石油鉆井的鉆頭與鉆井液進(jìn)行分析給出選擇鉆井和鉆井液的看法，以期能夠幫助石油開(kāi)采做出理論貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)社會(huì);石油資源;石油開(kāi)采;鉆井鉆頭;鉆井液

1、鉆井鉆頭的選擇分析

1.1 鉆頭概述

在石油鉆井的組成部分中，鉆頭作為鉆井的“先鋒”起著非常重要的作用，其質(zhì)量的好壞對(duì)鉆井活動(dòng)的穩(wěn)定與安全開(kāi)展非常關(guān)鍵，所以無(wú)論是從節(jié)省石油鉆井工程的時(shí)間還是提高工程的開(kāi)展效率來(lái)牢記，都要主要結(jié)合鉆井項(xiàng)目的實(shí)際需要和相應(yīng)特點(diǎn)，對(duì)鉆頭進(jìn)行有針對(duì)性的選擇。在開(kāi)采石油的時(shí)候，鉆頭的作用主要是用來(lái)粉碎巖石，把處于井口位置阻礙石油勘測(cè)的堅(jiān)硬的障礙物清除掉進(jìn)而挖掘出一個(gè)井眼。那么根據(jù)所需要勘測(cè)的石油資源的位置和該位置的地質(zhì)條件和性質(zhì)，就需要使用不同性能的鉆頭。

1.2鉆頭的選擇

鉆頭的鉆井方式是選擇鉆井鉆頭的主要方式。鉆井作用有不同的類(lèi)型，所以在選擇鉆頭種類(lèi)的時(shí)候要根據(jù)鉆井作業(yè)的實(shí)際情況來(lái)定。就石油開(kāi)采行業(yè)目前的行業(yè)現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，使用的鉆頭種類(lèi)比較大的是牙輪式鉆頭，如果石油工程的作業(yè)地點(diǎn)是在比較特殊的區(qū)域，當(dāng)?shù)氐膸r層情況更為堅(jiān)硬的話，則更多會(huì)使用金剛石鉆頭，而相對(duì)使用較少的是刮刀式鉆頭。

所謂的牙輪式鉆頭，它一共有五個(gè)組成部分，分別是軸承、水眼、牙輪、鉆頭體還有巴掌，在裝配牙輪式鉆頭進(jìn)行作業(yè)的時(shí)候，首先還是需要整理和分析作業(yè)地點(diǎn)的油井地層資料，基于實(shí)際的作業(yè)需要和鉆井設(shè)備的性能選擇最合適的鉆頭，保證在作業(yè)的時(shí)候鉆井能夠進(jìn)行直線作用，最大化完成破碎巖層阻礙物的任務(wù)，盡可能提高鉆井工作的效率。

至于金剛石鉆頭的實(shí)際使用，根據(jù)其材料的組成又可以細(xì)分為兩種，分別是聚晶金剛石和普通金剛石兩個(gè)部分。普通金剛石鉆頭的硬度相比于聚晶金剛石的硬度會(huì)更高，所以后者的用途主要是在一些地址構(gòu)造簡(jiǎn)單，地層的質(zhì)地比較軟的地方。而用到普通金剛石鉆頭的作用地點(diǎn)則是相對(duì)復(fù)雜的地址構(gòu)造以及相對(duì)更硬的地層條件。由于金剛石鉆頭無(wú)與倫比的強(qiáng)度與硬度，在使用金剛石鉆頭進(jìn)行作業(yè)的時(shí)候往往效率會(huì)更高，在切割地層和障礙物的時(shí)候效率也會(huì)更高，但是缺點(diǎn)是這種鉆頭由于眾所周知的原因需要較大的成本開(kāi)支，并且其鉆頭在作業(yè)的時(shí)候也會(huì)受到一定的損壞。所以在實(shí)際使用金剛石鉆頭的時(shí)候，工作人員一定要基于嚴(yán)格的操作守則和規(guī)范進(jìn)行作業(yè)，保證作業(yè)的高效并減少對(duì)金剛石鉆頭的損耗。

2、鉆井液選擇分析

2.1鉆井液概述

鉆井液至于鉆井的作用主要用于沖洗、潤(rùn)滑以及冷卻的作用，在鉆井的過(guò)程中，鉆井液是一種必須具備的介質(zhì)，其選擇的恰當(dāng)與否會(huì)間接對(duì)整個(gè)鉆井工程的效率和進(jìn)度造成一定的影響。鉆井工程中，使用比較普遍的幾種鉆井液類(lèi)型分別是清水鉆井液、泥漿鉆井液還有高類(lèi)型鉆井液。其中又以泥漿鉆井液還有清水鉆井液的使用頻率最高，因?yàn)檫@兩種鉆井液在完成鉆井工作之后對(duì)于清晰鉆井底部的效率更高，能夠更好地完成對(duì)鉆頭的冷卻任務(wù)進(jìn)而幫助鉆井項(xiàng)目順利開(kāi)展。

2.2鉆井液選擇

在諸多的鉆井液種類(lèi)中，使用比較多的是液相鉆井液，這種鉆井液的主要是清水類(lèi)還有油質(zhì)類(lèi)鉆井液，其功能是對(duì)鉆井和鉆頭進(jìn)行降溫、潤(rùn)滑還有清晰。液相鉆井液不同于其他，它的優(yōu)勢(shì)主要在于成本低，獲取的方式和途徑都更為可得，并且可以進(jìn)行反復(fù)使用，所以使用這種鉆井液相對(duì)而言能夠在一定程度上提高鉆井工程的經(jīng)濟(jì)效益。

鉆井液固相含量不能太高，選擇的鉆井液最好能夠不含固相，或者固相成分要盡可能少，否則有一定概率發(fā)生固相顆粒堵塞油氣層的可能，同時(shí)也要控制好膨潤(rùn)土用量還有加重材料的用量，特別是對(duì)那些滲透率要求高的項(xiàng)目，選擇的鉆井液就必須是無(wú)固相的。

活性固相鉆井液的使用場(chǎng)景一般是一些需要進(jìn)行破裂性作用的鉆井活動(dòng)。相比于上文的鉆井液，這種鉆井液的作用主要是針對(duì)有機(jī)膨潤(rùn)土、黏土還有商業(yè)膨潤(rùn)土，并且在一些特殊的地貌還有地形的環(huán)境中也能夠發(fā)揮比較獨(dú)特的作用。

另外還有一種使用頻率比較低的鉆井液是惰性固相鉆井液，因?yàn)檫@種鉆井液在使用的時(shí)候需要添加一些家中材料還有鉆屑，這樣一來(lái)就會(huì)對(duì)原有的鉆井工程造成負(fù)擔(dān)加大阻礙，所以相比于其他的鉆井液其對(duì)鉆頭的工作效率會(huì)有一定的影響，因此目前這種鉆井液只用于少數(shù)的特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

底層的孔隙壓力還有鉆井技術(shù)是具體選擇鉆井液的時(shí)候需要首先考慮的因素。在科技的技術(shù)支撐還有石油鉆井市場(chǎng)的大量需求驅(qū)動(dòng)之下，現(xiàn)在關(guān)于鉆井的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)比較成熟，技術(shù)水平還有創(chuàng)新水平都在與日俱增，其中尤以欠平衡鉆井技術(shù)最為受歡迎，已經(jīng)是目前鉆井工程項(xiàng)目中使用頻率比較高的鉆井技術(shù)。在這種技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景中，對(duì)鉆井液的質(zhì)量要求同樣會(huì)更高，需要工作人員結(jié)合鉆井的噴射情況，控制好控油泵的排量，從而算好環(huán)空壓耗，然后配置相應(yīng)的鉆井液，使得投入的鉆井液密度正好可以滿足欠平衡鉆井技術(shù)的需求。另外，工程人員在作業(yè)的時(shí)候還要考慮地層的孔隙壓力，從MFT測(cè)試壓力、試油靜壓還有鉆桿測(cè)試壓力三個(gè)部分綜合考慮，然后算出相應(yīng)的地層孔隙壓力，并確定所使用的的鉆井液需要具備的密度，如此才能滿足鉆井技術(shù)的需求，最大化提高鉆頭鉆井的效率。

最后，油氣層的巖石條件也是影響鉆井液選擇的一個(gè)因素之一。在目前已有的石油鉆井工程記錄中，所遇到過(guò)的巖石種類(lèi)大體有水敏性、鹽敏性、酸敏性還有堿敏性這么幾大類(lèi)。所以鉆井液在選擇的時(shí)候也要根據(jù)作業(yè)地點(diǎn)的巖石種類(lèi)進(jìn)行搭配，對(duì)鉆井液的PH值進(jìn)行合理控制。其次就是鉆井液的選擇也要匹配油氣層的流體特征，確保在使用鉆井液的時(shí)候油氣層的物質(zhì)不會(huì)與鉆井液發(fā)生沉淀的作用或者是乳化以及水鎖等效應(yīng)，即盡可能適應(yīng)油氣層的流動(dòng)性。因此在選擇鉆井液的時(shí)候鉆井液的成分最好固相成分少點(diǎn)或者干脆不包含固相成分，免得在作業(yè)的時(shí)候鉆井液中的固相顆粒物把油氣層給堵塞住，進(jìn)而對(duì)鉆井工程的正常開(kāi)展造成拖累。綜合來(lái)說(shuō)，選擇鉆井液的時(shí)候，一是要基于鉆井工程的實(shí)際情況進(jìn)行考慮，然后結(jié)合作業(yè)地點(diǎn)的地質(zhì)條件再選擇最合適的鉆井液，使得鉆井液能夠起到正面的促進(jìn)作用而不至于拖累工程進(jìn)展，最大化提高其應(yīng)用價(jià)值。

3、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在石油鉆井工程的正常開(kāi)展中，需要合理選擇好鉆頭和鉆井液，其選擇的恰當(dāng)與科學(xué)與否，對(duì)于工程的效率會(huì)有一定的影響。但是由于石油鉆井工程在開(kāi)展的時(shí)候需要面臨很多外在因素的影響，會(huì)對(duì)鉆頭和鉆井液的選擇造成影響乃至選擇錯(cuò)誤進(jìn)而妨礙工程作業(yè)正常進(jìn)行。所以相關(guān)的技術(shù)人員要抓緊關(guān)鍵技術(shù)和參數(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，多實(shí)踐多參與實(shí)際工程作業(yè)，為合理選擇鉆頭和鉆井液提高理論和實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)積累。

參考文獻(xiàn)

[1]張金東.淺析石油鉆井的鉆頭選擇及鉆井液確定[J].石化技術(shù)，2017，24（09）：145-146.