淺析石油鉆井的鉆頭選擇及鉆井液確定

馮群(中原石油工程有限公司海外工程公司,河南 濮陽(yáng) 457001)

鉆井是為了尋找和證明含油氣的構(gòu)造，探明已經(jīng)證實(shí)的含油面積和儲(chǔ)量，它是石油勘探和開發(fā)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，在石油勘探和油田開發(fā)的各項(xiàng)任務(wù)中，鉆井起到了非常重要作用。鉆井作業(yè)的速度直接關(guān)系著開發(fā)的成本，在當(dāng)前石油資源日益緊張的趨勢(shì)下，必須提高相關(guān)技術(shù)，以此確保鉆井作業(yè)的效率和質(zhì)量。

1 相關(guān)概念

1.1 鉆頭的概念

在鉆井過程中，鉆頭是其重要得組成部分，鉆頭的作用主要是對(duì)巖石進(jìn)行破碎，之后形成井眼。鉆頭質(zhì)量的好壞以及其與巖石性質(zhì)的適應(yīng)性等對(duì)鉆井工藝的選用起著極其重要的作用。鉆井中根據(jù)所鉆地層的性質(zhì)合理選擇和使用鉆頭，按照功能把鉆頭可以分為鉆井鉆頭，取心鉆頭和特殊工藝用鉆頭等，按照類型可以分為刮刀鉆頭、牙輪鉆頭、金剛石鉆頭以及PD C鉆頭。在不同的地域和不同的工作環(huán)境，鉆頭的形狀、規(guī)格都具有著很大的差異，應(yīng)根據(jù)具體的情況和設(shè)計(jì)對(duì)鉆頭的選擇科學(xué)地選擇和運(yùn)用。

1.2 鉆井液的概念

鉆井液是在石油鉆井過程中以其多種功能滿足鉆井工作需要地 各種循環(huán)流體的總稱。鉆井液又稱為鉆井泥漿，或者簡(jiǎn)稱泥漿。根據(jù)液成分不同可以將鉆井液劃分為清水鉆井液、漿鉆井液、高分子鉆井液、壓縮空氣等。其中石油鉆井作業(yè)中泥漿鉆井液和清水鉆井液的使用較為常見。鉆井液的主要作用是懸排鉆渣，平衡地壓，冷卻潤(rùn)滑，防止垮滑等功能。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和提高，石油鉆井液方法和完井工藝越來(lái)越多，但是都各有其適用條件和局限性。

2 主要鉆頭的選取

鉆頭的選擇應(yīng)該根據(jù)眾多方面，而石油開采過程中的地質(zhì)地貌無(wú)疑是非常關(guān)鍵的，并且也起到了決定性的作用。目前鉆頭一般在使用的過程中分為三種，即金剛石的鉆頭、牙輪鉆頭以及刮刀鉆頭等三種。本文重點(diǎn)介紹下金剛石的鉆頭和牙輪鉆頭，而第二種又是在實(shí)際的使用過程中最多的。

2.1 牙輪鉆頭及其選取

從鉆頭的結(jié)構(gòu)來(lái)看，可以將牙輪鉆頭分為五個(gè)部分：鉆頭體、牙輪、巴掌、軸承與水眼，有時(shí)還包括儲(chǔ)油的補(bǔ)償系統(tǒng)。牙輪鉆頭的上部存在螺紋，通過螺紋與鉆柱進(jìn)行連接，鉆頭的下部帶有牙輪，其中上面有三個(gè)巴掌。在結(jié)合鉆井設(shè)備性能的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體的工作條件選擇牙輪式鉆頭，在選擇中應(yīng)該突出如下幾點(diǎn)情況：首先要根據(jù)地質(zhì)可研磨性來(lái)確定牙輪式鉆頭的型號(hào)，同時(shí)還要考慮地層的軟硬程度；其次鉆井作業(yè)中是否存在曲線作業(yè)或防斜進(jìn)鉆進(jìn)；最后是鉆探地層中地層軟硬交替的實(shí)際現(xiàn)象情況。在作業(yè)的過程中，牙輪鉆頭通過鉆進(jìn)過程中的縱向振動(dòng)與橫向的剪切作用，用鉆頭破碎巖石，以此來(lái)提高了鉆井的速度和工作的效率。

2.2 金剛石鉆頭及其選取

顧名思義，金剛石的鉆頭就是利用金剛石材料制作成切削刃的鉆具。根據(jù)其適應(yīng)地層的不同，我們可以將其分為兩大類：普通金剛石鉆頭以及聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭。其中，聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭的適應(yīng)范圍較為廣泛，使用于軟、中、硬質(zhì)地層、而普通金剛石鉆頭適應(yīng)地質(zhì)較硬，并且研磨性較高的地層。在進(jìn)行金剛鉆的選擇過程中，刀片具有關(guān)鍵的作用，良好切割性能的刀片勢(shì)必是能夠讓切割的速度事半功倍。在鉆井的過程中，由于金剛鉆的質(zhì)地比較薄脆，因此在施工過程中，倍加要注意操作的規(guī)范性和合理性。

3 石油鉆井中鉆井液的選擇

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，石油鉆井液方法愈加繁多，,當(dāng)前石油鉆井液的主要分類以品相作為分類標(biāo)準(zhǔn),常見的鉆井液的種類分為三種。

3.1 鉆井液的分類

3.1.1 液相鉆井液：這類鉆井液主要是分為油質(zhì)類和清水類鉆井液，具有降溫、清洗的實(shí)際用途，是石油鉆井中較為常見的類型。

3.1.2 活性固相鉆井液：這類鉆井液主要包括了鉆井過程中進(jìn)入的造漿粘土、加人的商業(yè)膨潤(rùn)土或者是油基鉆井液中加人的有機(jī)膨潤(rùn)土，其主要是在碎裂性地質(zhì)鉆井中廣泛采用。

3.1.3 惰性固相鉆井液：這種類型鉆井液主要含有鉆屑與加重材料等添加劑，適于特殊地質(zhì)鉆井。

3.2 欠平衡鉆井液密度的確定

近幾年的科技發(fā)展推動(dòng)了欠平衡鉆井技術(shù)的崛起，其實(shí)踐效果令人較為驚嘆，在具體的設(shè)計(jì)過程中對(duì)鉆井液的確定是確保鉆井過程經(jīng)濟(jì)可靠的根本保證，而鉆井液密度的確定又對(duì)

鉆井液的確定起到十分關(guān)鍵的作用。鉆井液的確定一般是包括以下幾個(gè)關(guān)鍵的方面：環(huán)空壓耗、地層細(xì)縫的壓力確定以及最終的密度計(jì)算等。

3.2.1 環(huán)空壓耗：環(huán)空壓耗與鉆井液密度的確定直接相關(guān)，根據(jù)鉆井的噴射情況，一般是嚴(yán)格的控制油泵的排量，在偏平衡抑或是過于平和的情況下，由此設(shè)計(jì)出了的。

3.2.2 地層孔隙壓力：地層孔隙壓力主要包括試油靜壓、鉆桿測(cè)試壓力和MFT測(cè)試壓力，在探井中要根據(jù)隨鉆過程中的試井?dāng)?shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析計(jì)算，由此得出地層的空隙壓力。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在鉆井的過程中，無(wú)論是鉆井的鉆頭的質(zhì)量還是鉆井液的密度，都對(duì)鉆井工作中起著重要作用，同時(shí)把具體情況和石油鉆井規(guī)劃設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，更為有效的進(jìn)行石油鉆井工作。

[1]劉廣軍.淺談石油鉆井中鉆具磨損減薄對(duì)拉伸強(qiáng)度影響的規(guī)律[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011(07):123一124.