石油鉆井的鉆頭選擇及鉆井液確定

1.前言
　　在開采石油的鉆井期間，鉆頭通常用作于擊碎巖石后的井眼之一，其自身的質(zhì)量與其和巖石性質(zhì)的適應(yīng)與否，對(duì)鉆井的施工工藝十分關(guān)鍵[1]。從以往開采石油鉆井的實(shí)踐表明，鉆頭的質(zhì)量好壞和鉆井的開采質(zhì)量、速度存在密切聯(lián)系，對(duì)鉆井的開采成本起關(guān)鍵性作用。而鉆井液往往適用于鉆井井底的清洗工作中，其能將巖石擊碎后形成的巖屑成功帶出井底，確保了石油鉆井開采工程的順利進(jìn)行。
　　2.石油鉆頭的分類和選擇
　　在開采鉆井期間，鉆頭通常用作于擊碎巖石后的井眼之一。鉆頭的質(zhì)量好壞與其和巖石性質(zhì)的適應(yīng)與否，對(duì)鉆井施工工藝的選擇其關(guān)鍵性作用，尤其是鉆井的開采質(zhì)量、速度與鉆井的開采成本存在重要影響。現(xiàn)階段石油鉆頭的類型繁多，按鉆井方法可分金剛石的鉆頭、牙輪鉆頭以及刮刀鉆頭等三種，其中牙輪鉆頭在開采石油鉆井中的應(yīng)用最多，其應(yīng)用的程度也較為深刻。而刮刀鉆頭的應(yīng)用卻相對(duì)減少，其的應(yīng)用范圍最小。以下對(duì)金剛石鉆頭與牙輪鉆頭的基本概況及選擇進(jìn)行介紹。
　　2.1金剛石鉆頭的基本概況與選擇
　　所謂金剛石的鉆頭，是利用金剛石材料制作成切削刃的鉆具。按鉆頭地層的適應(yīng)性可分為聚晶金剛石的復(fù)合片鉆頭與一般的金剛石鉆頭兩種。首先，聚晶金剛石的復(fù)合片鉆頭應(yīng)用較為廣泛，通常適用于硬、中、軟質(zhì)的地層，而一般的金剛石鉆頭僅適用于研磨性高、地質(zhì)偏硬的地層[2]。兩者間的差異關(guān)鍵在于刀片的不同，其中聚晶金剛石的復(fù)合片鉆頭通常由金剛石的復(fù)合片、鉆頭體以及噴嘴等部分組成，而一般的金剛石鉆頭大多由金剛石顆粒、鉆頭體、噴嘴等組成。在選擇金剛石刀片的過程中，基于其具備優(yōu)良的切割性能，可選擇鉆速較快、深度較大的方法進(jìn)行。但在使用時(shí)需注意金剛石鉆頭的質(zhì)地較為脆弱，抗沖擊性不強(qiáng)，對(duì)此，在使用期間應(yīng)嚴(yán)格依照規(guī)范流程操作。此外，金剛石鉆頭的穩(wěn)定性具有相對(duì)限額，施工時(shí)應(yīng)確保鉆頭的冷卻性能及清洗狀況，加上金剛石的價(jià)格較為昂貴，操作時(shí)需更加謹(jǐn)慎。
　　2.2牙輪鉆頭的基本概況與選擇
　　根據(jù)牙輪鉆頭的構(gòu)造可分為鉆頭體、軸承、巴掌、牙輪以及水眼等5個(gè)部分，有時(shí)還包括儲(chǔ)油的補(bǔ)償系統(tǒng)。牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)分布主要是：鉆頭上方裝有螺紋，將其和鉆柱相互連接；鉆頭下方附帶牙輪，其上部裝有3個(gè)巴掌；將牙輪裝在鉆頭的牙軸上面，其中各牙輪和牙軸間裝有軸承，牙輪可通過切削齒破碎巖石。將水眼作為鉆頭鉆井液的流通渠道，在開采作業(yè)期間，牙輪可通過鉆井實(shí)施過程中的橫向剪切和縱向振動(dòng)作用擊碎巖石，以提高鉆井的開采速度[3]。另外，在選擇牙輪開采鉆井時(shí)，需要比較相鄰鉆井地層的地質(zhì)資料，根據(jù)鉆井本身的地層條件和鉆井設(shè)備的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。通常需要注意的問題有：同個(gè)鉆井中井段鉆進(jìn)的深度大小；鉆進(jìn)地層中有無軟硬地質(zhì)交錯(cuò)的情況；鉆井地質(zhì)的可研磨性與地層的軟硬程度；鉆井期間是否需要鉆進(jìn)斜地層的防斜等。這些均是選擇鉆井鉆頭時(shí)需要考慮的因素。
　　3.確定欠平衡鉆井液的密度
　　當(dāng)前石油鉆井的鉆井技術(shù)種類繁多，欠平衡的鉆井技術(shù)作為其中的一種，其的實(shí)踐效果令人較為滿意，是近些年來發(fā)展較為迅速的技術(shù)之一。由于欠平衡鉆井技術(shù)所調(diào)配出鉆井液的質(zhì)量好壞，在一定程度上直接對(duì)其密切的確定造成影響，進(jìn)而鉆井液密度的確定，已成為保障該技術(shù)的關(guān)鍵性因素。通常確定石油鉆井液密度的步驟包括以下幾點(diǎn)：環(huán)空壓耗、地層細(xì)縫的壓力確定以及密度計(jì)算等。以下就此一一介紹。
　　3.1環(huán)空壓耗
　　在具體的鉆井實(shí)踐中，環(huán)空壓耗與石油鉆井液密度的確定緊密相連。偏平衡或者過于平衡的鉆井油泵排量，通常是嚴(yán)格依照鉆井的噴射情況，加以設(shè)計(jì)并安裝鉆頭的最大功率。位于這種條件下，鉆井液的循環(huán)流動(dòng)大體能保持在穩(wěn)定的狀態(tài)下進(jìn)行。但對(duì)于欠平衡的鉆井技術(shù)，其并不適用于這種條件。對(duì)此，在具體的鉆井作業(yè)中，適當(dāng)增加井控的可靠性，能有效避免由于穩(wěn)定流動(dòng)而導(dǎo)致油氣層被沖刷的情況發(fā)生。
　　3.2確定鉆井地層縫隙的壓力
　　在開采石油鉆井時(shí)，由于用來測(cè)試地層壓力方法的不同，得出的測(cè)試結(jié)果也有所不同，有時(shí)得出的數(shù)值差異甚至高達(dá)10%以上。此外，該種現(xiàn)象在進(jìn)行深井鉆井的過程中表現(xiàn)更為突出，經(jīng)過仔細(xì)的測(cè)算后，發(fā)現(xiàn)其的差值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其負(fù)壓的差值。對(duì)此，不難看出，在石油鉆井液密度的確定期間，通過聲波時(shí)差法進(jìn)行監(jiān)測(cè)鉆井地層的壓力，其出現(xiàn)的誤差值較大，進(jìn)而其所確定出的鉆井液密度也就不存任何意義。在勘探油井地質(zhì)的過程中，地層縫隙的壓力通常包括鉆桿測(cè)試壓與試油靜壓兩種。而在確定不同鉆井壓力時(shí)，特別要注意依照油層的深度大小給予適當(dāng)調(diào)整。在進(jìn)行探井測(cè)試時(shí)，可通過計(jì)算及分析鉆井測(cè)試出的數(shù)據(jù)，獲取石油鉆井地層的縫隙壓力[4]。
　　結(jié)束語
　　石油鉆井的鉆頭選擇與其鉆井的效率、質(zhì)量存在重大聯(lián)系，在選擇時(shí)應(yīng)依據(jù)鉆井地層的實(shí)際情況進(jìn)行。石油鉆井液密度的確定，是確保鉆井順利開采的有力保障，特別是欠平衡井鉆井液的密度確定，可結(jié)合地層的實(shí)際情況加以計(jì)算。