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性，搭配適應的鉆井液，提升工作效率。從當前石油鉆井工作開展的情況為出發點，結合近年來的工作經驗，全方位的對鉆頭的選擇以及鉆井液的選擇進行分析。

關鍵詞：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的基本要素，并且后續的所有的資料收集工作也需要鉆井作為必要前提。鉆井作業速度和開發成本成反比，與日后的產出效益成正比。當今國際社會石油資源日漸短缺，中國作為發展中國家，想要在該方面與發達國家保持統一發展速度，就必須要不斷的優化石油相關技術，提升鉆井工作質量。鉆頭是石油鉆井過程中比較關鍵的一個工具，鉆頭質量直接影響鉆探工作質量。如何選擇鉆井液也是關鍵問題，鉆井液優劣直接影響石油效益。針對上述情況，下文將對石油鉆井鉆頭的選擇以及如何選擇鉆井液進行簡要分析。

1 鉆頭選擇

1.1 鉆頭的重要性

在進行鉆頭選擇之前，首先深入的了解鉆頭。鉆頭是鉆井必要工具，通常我國石油行業鉆井使用的鉆頭都是旋轉鉆頭。旋轉鉆頭可以在機械能的帶動下不斷旋轉，通過旋轉的方式來帶動鉆頭工作。旋轉過程中阻礙鉆頭前進的巖石會被破碎掉，實現向下鉆探的基本目的。鉆頭是石油鉆井設備當中最關鍵的部分之一，不同地區以及不同鉆井環境所需要的鉆頭形狀以及鉆頭規格都是不同的，所以要根據實際情況酌情選擇。

1.2 鉆頭類型與選用

石油鉆井作業類型比較多，所以相應的鉆頭種類也較多。從石油行業發展情況來看，通常都是根據鉆進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一些地形、地質比較特殊的區域，刮刀式鉆頭很少使用。

牙輪式鉆頭的結構整體來說比較復雜，一般所使用的牙輪式鉆頭包含了鉆頭體等五個組成部分，如果需要使用密封噴射技術，還會有專門的儲油系統。石油鉆井施工如果需要使用牙輪式的鉆頭進行施工作業，要高度關注周圍油井的地層資料以及油井地址信息，結合鉆井設備性能實際情況，判定是否要選擇牙輪式的鉆頭。在選定鉆頭前，要考察地質情況，根據不同地質狀況選擇不同型號的牙輪式鉆頭。在進行鉆井作業時有時會存在曲線作業或者是防斜進作業，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，所以可以根據鉆頭材料構成將金剛石鉆頭劃分成普通等級金剛石鉆頭、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比較復雜并且地質硬度相對比較高的地區來使用。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，在高速鉆探中優勢顯著。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為硬度問題影響而難以工作時使用金剛石鉆頭完成施工，不僅可以提升工作質量，還可以減少下挖時間。

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設備。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，一般都是可以反復循環使用的介質。根據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鉆井的底部進行清洗，整個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中不可缺少的部分。

2.2 鉆井液類型和選用

科學技術的不斷發展優化了鉆井技術，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類或者清水類的鉆井液作為主題的，不僅可以起到降溫潤滑的作用，同時還具備清洗功能，屬于石油鉆井液當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使用，可以有效節省不必要的資金支出，提升項目的經濟效益。

活性固相鉆井液包含了在進行鉆井時摻入的粘土以及商業膨潤土等，有時也會在油基鉆井液當中加入一些油基膨潤土，這種活性的固相鉆井液一般都用在碎裂性質的地質鉆井工程中。

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。首先因為鉆井液層面比較多，影響因素也比較多，所以通過分析最近幾年我國在實際施工過程中存在的欠平衡鉆井技術發現，鉆井液的選擇應當主要根據下述幾方面的情況來判定。首先是地層孔隙壓力參數方面的問題，包含了試油靜壓、鉆桿測試壓力以及MFT壓力等，不同的壓力所適合使用的鉆井液存在差異，所以需要根據油層深度情況來確定使用何種鉆井液。環空壓耗也是比較關鍵的一個影響因素，因為環控壓耗和鉆井液密度有直接關系。通過分析常規過平衡以及近平衡施工鉆井施工現場發現，泵排量一般都可以按照噴射鉆井的實際情況，通過最大鉆頭水功率對其進行設計。

3 結束語

石油行業屬于我國經濟發展過程中十分重要的一個支柱性行業之一，所以必須通過各種方式提升石油行業的整體水平，使其可以與國際上先進的開發技術相比肩。上文從當前我國石油行業鉆井所用鉆頭以及鉆井液的使用情況入手，詳細分析了各種鉆頭以及鉆井液的缺點和有點，從鉆頭的選擇、鉆井液的選擇等角度，簡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際使用效率，最終保證石油鉆井工作質量，促使行業更好更快的發展。

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