影響鉆速的原因分析及提速方法研究

楊鋒

摘要：在石油開采的過程中，鉆井的難度較高，多個因素都會影響到轉速，對于開采效率有著直接的影響。基于此，本文從影響轉速的具體原因入手，探索相應的解決措施，希望可以給石油開采的相關研究提供一定的參考意見。

關鍵詞：鉆速;影響因素;措施

Reasons for Influencing Drilling Rate and Research on Speed Increase Method

Yang Feng

Shengli Petroleum Engineering Company Bohai Drilling Corporation ?Shandong ?dongying ?257200

Absrtact：In the process of oil exploitation，drilling is more difficult，many factors will affect the rotational speed，which has a direct impact on the efficiency of production.Based on this，this paper starts with the specific reasons affecting the rotational speed，and explores the corresponding solutions，hoping to provide some reference opinions for the related research of oil exploitation.

Key words：penetration rate;influencing factors;measures

在石油鉆井的過程中，鉆速的快慢直接關系到石油的開采效率，因此會采用提高鉆速的方式來加快開采，提高石油企業的經濟效益。但是在實際的應用中影響到鉆速的因素較多，這就需要從影響因素入手，探索相應的鉆速提高方式。

1 影響鉆速的原因

1.1井身結構和地質環境

井身結構和地質環境會影響到轉速，一些石油所埋藏的地層較深，因此復雜的地質結構會影響到轉速。鉆井時壓力的不同會產生不同的阻力，所以轉速的穩定性得不到有效保障。另外，井身結構也會影響到轉速，一些井身結構的合理性較差，再加上套封的忽視，會造成鉆井速度降低的問題。而且該問題還會造成井漏和井噴等意外事故，嚴重影響著石油鉆探的安全。

1.2巖石特性

隨著鉆井深度的不斷增加，會有較多的砂質泥巖和泥頁巖，這些巖石的質地較為緊密，而且硬度也較大，所以它的可鉆性較差，在鉆探的過程中破碎較為困難，嚴重影響著鉆井的速度。而且隨著鉆探深度的增加，巖石的抗剪度和耐磨性也會不斷增加，這是因為隨著深度的增加地質壓力會造成巖石的結構變化，這些都會降低轉速，嚴重影響了石油開采的效率。

1.3鉆頭加壓

隨著鉆井深度的不斷增加，鉆柱常會發生扭曲的問題，特別是井斜的情況，這時會對鉆頭進行加壓處理，以此來保證垂直度。但是在對鉆頭進行加壓的過程中，會導致巖石破碎率和機械鉆井速度下降。另外，一些情況下地層有較大的傾角，所以為了預防這種情況，會采用輕壓吊打，這時也需要降低鉆頭的轉速，最終導致狀態效率下降的問題。

1.4壓力和溫度問題

一般而言，隨著鉆井速度的不斷增加，鉆井的難度也會不斷提升，這是因為在達到一定的深度之后，不僅溫度較高，而且內部壓力較大，鉆井工具常因為這些因素而造成破壞。另外，在較深的地層里，鉆井工具自帶的鉆井液攜巖持的能力下降，這會降低機械轉速。特別是在較深的地層中，壓力會造成鉆井設備的非正常運作，很多技術指標達不到應有的要求，進一步加大了鉆井的難度。

2 提高轉速的措施

2.1井身結構設計的優化

在上文的分析中提到了，井身結構會影響到轉速，所以為了提高轉速，一定要進行井身結構設計的優化，一方面利用套管層數的增加來應對不同壓力造成的地質隔離，另一方面還要保證井眼的寬度，以此來讓套管順利的下入地層，這樣能夠給轉速的提高奠定堅實的基礎。井身的套管選擇也要滿足API標準，這樣就可以確保鉆井有較好的環境。同時，為了進一步提高轉速，可以適當的降低鉆井工具的工作量，以提升效率來達到同樣的標準，這樣可以優化鉆井過程，提高石油企業的經濟效益。

2.2鉆井工具和鉆井設備的優化

鉆井工具和鉆井設備是鉆井的直接參與者，也能夠影響到轉速。針對當前的問題，首先要進行鉆頭的改進，優化齒形狀態，提高其抗沖擊能力，特別是平滑的切削和研磨，如果能夠保障鉆頭適應性及強度，就可以大幅度提升轉速。在當前的鉆井中，還有采取金剛石鉆頭和高速鉆輪鉆頭的組合，能夠極大的提升鉆井的速度。針對傳統鉆頭的改造，可采用工具的優化配合，用金剛石鉆頭和其他工具進行有效的搭配，以此來提高鉆速。

2.3鉆井過程的配合優化

從上文的分析可知，隨著鉆探深度的不斷增加，轉速有了明顯的下降，所以在進行深井石油開采時需要優化配合。從施工設計開始進行后續工作的安排，組織技術人員進行地層的分析，對各類可能出現的情況做好預案。在具體的應用中，還要根據實際問題進行切實的解決方案探索，督查好各個部門之間的配合注重效率的提升，以此來提高轉速。

2.4螺桿增壓

螺桿增壓在轉速提升上較為常用，它是利用柱塞泵和螺桿鉆的搭配使用對鉆井液進行增壓，這時鉆頭會由于高壓而產生噴射，以此來輔助鉆穿巖石。為了提升加壓的效果，需要將螺桿放置在恰當的位置，最好能夠距離鉆井裝置十米左右，這樣壓力可以較好地和巖石產生沖擊，保障組鉆速。螺桿增壓技術的優勢較為明顯，他可以保證鉆井設備不受到其他因素的影響，同時操作也十分簡單，能夠降低對鉆井技術人員的要求。從實際應用來看，螺桿增壓技術的操作失誤率較小，而且鉆速提升的效果也十分明顯。

2.5減振增壓

在鉆井的過程中會由于摩擦等多種因素而產生橫向和縱向的振動，雖然這種振動不可控制，也不可預測，但是能夠通過引導來減輕振動對轉速的影響。一般而言是采用減振增壓的技術來輔助鉆井工作的開展，當鉆頭產生縱向振動時會利用柱塞泵來推動其往復運動，這是石油鉆井液壓力會有一定程度的增加，加壓的過程中就讓鉆井液從鉆頭中噴灑出來，有助于鉆頭破碎巖石，以此來提高鉆速。減振增壓提高轉速的方式并不穩定，這是因為振動的產生往往并不規律，一些縱向的震動會產生多種影響，導致鉆速的不穩定，所以在進行控制時問題較多。而且橫向的振動會阻礙到轉速的提升，如何進行有效的引導和消除是在后續的發展中需要重點關注的問題。

2.6井下射流增壓

井下射流增壓是提高轉速最為常用的方式，它主要是依靠射流為鉆頭提供動力的方式來加快鉆頭破碎巖石頭速度，通過往復運動來增加鉆頭上下的動能，保證鉆頭在運動中有較大的壓力。而且在鉆頭運動時，鉆井液由于壓力的增加而會產生高壓射流，從鉆頭中噴出的高壓射流不僅能夠帶動鉆頭的持續運動，而且還會對巖石產生沖擊，形成一個循環的過程，對于提高轉速有著極大的幫助。井下射流增壓的方式較為簡單，主要是根據鉆頭運動的能量轉化來輔助完成巖石破碎的工作，需要注意的是，要保證鉆井液等輸送滿足要求，這樣才能有效的提升鉆速。

3 結束語

石油開采對經濟發展有著極大的作用，所以為了保障能源供應的充足，當前的石油鉆井速度提升廣受關注。但是在鉆井的過程中，影響到轉速的原因較多，主要是井身結構、地質環境、巖石特性、鉆頭壓力、溫度等多個方面，這些因素不僅影響著開采的效率，而且還會造成一定的安全隱患。結合當前的實際情況，本文提出了井身結構設計優化、鉆井工具和鉆井設備優化，鉆井過程配合優化、螺桿增壓、減振增壓和井下射流增壓等多個提高鉆數的方式，希望可以給石油開采中的鉆速提升提供一定的參考。

參考文獻：

[1]郭琳巖，萬新安，張木楠.伊朗南帕斯區塊部分影響鉆速因素分析[J].當代化工研究，2017（12）：48-49.

[2]程瀛，邵泉，李敏健，陳洋洋.旋挖樁成孔鉆速影響因素回歸分析[J].施工技術，2016，45（03）：12-15.

[3]董智煜.機械參數影響PDC鉆頭鉆速的室內試驗及分析[J].內蒙古石油化工，2014，40（10）：5-8.

[4]鄧曉飛.巴麥地區影響鉆速因素分析及提速潛力探討[J].西部探礦工程，2013，25（02）：75-77+79.