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 457001)

鉆井是為了尋找和證明含油氣的構造，探明已經證實的含油面積和儲量，它是石油勘探和開發的基礎環節，在石油勘探和油田開發的各項任務中，鉆井起到了非常重要作用。鉆井作業的速度直接關系著開發的成本，在當前石油資源日益緊張的趨勢下，必須提高相關技術，以此確保鉆井作業的效率和質量。

1 相關概念

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巖石進行破碎，之后形成井眼。鉆頭質量的好壞以及其與巖石性質的適應性等對鉆井工藝的選用起著極其重要的作用。鉆井中根據所鉆地層的性質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境，鉆頭的形狀、規格都具有著很大的差異，應根據具體的情況和設計對鉆頭的選擇科學地選擇和運用。

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 各種循環流體的總稱。鉆井液又稱為鉆井泥漿，或者簡稱泥漿。根據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，冷卻潤滑，防止垮滑等功能。隨著科學技術的發展和提高，石油鉆井液方法和完井工藝越來越多，但是都各有其適用條件和局限性。

2 主要鉆頭的選取

鉆頭的選擇應該根據眾多方面，而石油開采過程中的地質地貌無疑是非常關鍵的，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。本文重點介紹下金剛石的鉆頭和牙輪鉆頭，而第二種又是在實際的使用過程中最多的。

2.1 牙輪鉆頭及其選取

從鉆頭的結構來看，可以將牙輪鉆頭分為五個部分：鉆頭體、牙輪、巴掌、軸承與水眼，有時還包括儲油的補償系統。牙輪鉆頭的上部存在螺紋，通過螺紋與鉆柱進行連接，鉆頭的下部帶有牙輪，其中上面有三個巴掌。在結合鉆井設備性能的基礎上，根據具體的工作條件選擇牙輪式鉆頭，在選擇中應該突出如下幾點情況：首先要根據地質可研磨性來確定牙輪式鉆頭的型號，同時還要考慮地層的軟硬程度；其次鉆井作業中是否存在曲線作業或防斜進鉆進；最后是鉆探地層中地層軟硬交替的實際現象情況。在作業的過程中，牙輪鉆頭通過鉆進過程中的縱向振動與橫向的剪切作用，用鉆頭破碎巖石，以此來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。根據其適應地層的不同，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合片鉆頭。其中，聚晶金剛石復合片鉆頭的適應范圍較為廣泛，使用于軟、中、硬質地層、而普通金剛石鉆頭適應地質較硬，并且研磨性較高的地層。在進行金剛鉆的選擇過程中，刀片具有關鍵的作用，良好切割性能的刀片勢必是能夠讓切割的速度事半功倍。在鉆井的過程中，由于金剛鉆的質地比較薄脆，因此在施工過程中，倍加要注意操作的規范性和合理性。

3 石油鉆井中鉆井液的選擇

伴隨著科學技術的不斷發展，石油鉆井液方法愈加繁多，,當前石油鉆井液的主要分類以品相作為分類標準,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類和清水類鉆井液，具有降溫、清洗的實際用途，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入的造漿粘土、加人的商業膨潤土或者是油基鉆井液中加人的有機膨潤土，其主要是在碎裂性地質鉆井中廣泛采用。

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，適于特殊地質鉆井。

3.2 欠平衡鉆井液密度的確定

近幾年的科技發展推動了欠平衡鉆井技術的崛起，其實踐效果令人較為驚嘆，在具體的設計過程中對鉆井液的確定是確保鉆井過程經濟可靠的根本保證，而鉆井液密度的確定又對

鉆井液的確定起到十分關鍵的作用。鉆井液的確定一般是包括以下幾個關鍵的方面：環空壓耗、地層細縫的壓力確定以及最終的密度計算等。

3.2.1 環空壓耗：環空壓耗與鉆井液密度的確定直接相關，根據鉆井的噴射情況，一般是嚴格的控制油泵的排量，在偏平衡抑或是過于平和的情況下，由此設計出了的。

3.2.2 地層孔隙壓力：地層孔隙壓力主要包括試油靜壓、鉆桿測試壓力和MFT測試壓力，在探井中要根據隨鉆過程中的試井數據來進行分析計算，由此得出地層的空隙壓力。

4 結語

總而言之，在鉆井的過程中，無論是鉆井的鉆頭的質量還是鉆井液的密度，都對鉆井工作中起著重要作用，同時把具體情況和石油鉆井規劃設計結合起來，更為有效的進行石油鉆井工作。

[1]劉廣軍.淺談石油鉆井中鉆具磨損減薄對拉伸強度影響的規律[J].中國石油和化工標準與質量，2011(07):123一124.