淺論石油鉆井鉆頭及鉆井液的選擇

　　石油勘探是一種嚴(yán)謹(jǐn)而復(fù)雜的工作，發(fā)現(xiàn)新的石油區(qū)不僅意味著工業(yè)原料的補(bǔ)充和豐富，更意味著工業(yè)發(fā)展的進(jìn)步和國家經(jīng)濟(jì)整體在現(xiàn)有水平上將得到提高，但是若是發(fā)現(xiàn)了好的石油資源，卻在開采環(huán)節(jié)上出現(xiàn)問題，便使石油開采工程因小失大，阻礙石油開采工程進(jìn)度，帶來不可估量的經(jīng)濟(jì)損失和人力物力資源的損耗。
　　一、鉆頭和鉆井液的科學(xué)選擇
　　（一）對鉆頭的科學(xué)選擇
　　鉆頭是在石油鉆井過程中必不可少的工具，通過鉆頭對巖石進(jìn)行切割破碎，鑿井開洞才能得到珍貴的石油資源。想要保證石油鉆井工程的進(jìn)程，需要在鉆井工程開始之前，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膸r層結(jié)構(gòu)，巖石性質(zhì)以及鉆頭質(zhì)量來確定使用鉆頭的類型，合適鉆頭的選擇會(huì)對鉆井所消耗的成本，鉆井工程的速度，鉆井質(zhì)量的高低產(chǎn)生不同程度的影響。
　　鉆頭的選擇具有一定的原則和依據(jù)，巖層條件便是選擇鉆井的重要依據(jù)，巖層結(jié)構(gòu)，巖石硬度及厚度等因素都不同程度地影響著鉆頭的選擇。其次，選擇的鉆頭類型要與石油開采作業(yè)所具備的設(shè)備類型及能力還有鉆井液類型相適應(yīng)。第三，按照鉆井方式的不同，在確定下是用轉(zhuǎn)盤鉆井還是井下動(dòng)力鉆具鉆井后，選擇適當(dāng)?shù)你@井鉆頭。第四，鉆頭的選型還要與鉆井參數(shù)相適應(yīng)。鉆井參數(shù)包括：轉(zhuǎn)速、水力參數(shù)和鉆壓。最后，對于鄰井地質(zhì)勘探資料和鉆頭使用記錄的借鑒，也會(huì)幫助作業(yè)人員找到適合的作業(yè)鉆頭，鄰井的勘探資料是極其重要的，應(yīng)該給予足夠的重視，應(yīng)該對每次作業(yè)都留下可供參考的資料，以便以后石油開采工作的需要。
　　鉆頭大體可分為牙輪鉆頭，PDC鉆頭，金剛鉆頭及刮刀鉆頭等幾種形式，牙輪鉆頭是我國現(xiàn)階段石油開采過程中使用最廣泛，適用性最高，應(yīng)用程度較深的一種鉆頭，在石油開采過程中，牙輪鉆頭應(yīng)用于馬達(dá)鉆井，牙輪鉆頭通過鉆井過程中對巖石橫向的切割和縱向的振動(dòng)使其破損，使石油開采作業(yè)順暢進(jìn)行。選擇牙輪作為鉆井工具時(shí)，要根據(jù)開采地當(dāng)?shù)貙?shí)際條件，具體問題具體分析，如鉆遇以細(xì)砂巖為主，地層塑性較大鉆頭牙齒不容易吃入地層，使用寬齒的牙輪鉆頭，在至密較硬且研磨性強(qiáng)的地層，使用進(jìn)口寬齒勺形齒牙輪鉆頭，可大幅提高機(jī)械鉆速。PDC鉆頭也是石油鉆井作業(yè)中一種常用的鉆頭，PDC鉆頭自研發(fā)以來，性能通過不斷改進(jìn)，通過工藝方面技術(shù)的革新，PDC鉆頭具備了更強(qiáng)的抗磨蝕性和熱穩(wěn)定性，從以前只能應(yīng)用于軟頁巖地層中，但現(xiàn)在可以應(yīng)用于鉆硬夾層和長段硬巖地層中。PDC鉆頭多用用水平井的開采，要求鉆頭有良好的造斜能力，能夠保證在中曲率造斜段順暢運(yùn)行，同時(shí)要求鉆頭具有較好穩(wěn)平能力，使作業(yè)質(zhì)量得到良好保障，PDC鉆頭的快速發(fā)展對牙輪鉆頭和金剛石鉆頭起了很大沖擊作用。PDC鉆頭、金剛石鉆頭的常用轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于牙輪鉆頭。金剛石鉆頭即固定切削齒鉆頭，以其良好的穩(wěn)定性，也被廣泛應(yīng)用于鉆進(jìn)作業(yè)，而刮刀鉆頭的使用范圍最為狹隘。不同的鉆頭類型和鉆頭尺寸，產(chǎn)生的鉆壓是不同的，在擁有相同的直徑下，牙輪鉆頭的工作鉆壓明顯高于PDC鉆頭的工作鉆壓。鉆頭的選擇影響著鉆頭的轉(zhuǎn)速，PDC鉆頭、金剛石鉆頭的常用轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于牙輪鉆頭。
　?。ǘ︺@井液的合理選擇
　　鉆井液是鉆井的血液，其組成部分可分為清水，泥漿，泡沫，壓縮空氣，乳狀液及無粘土相沖洗液等，鉆井液的選擇應(yīng)本持因地制宜，因設(shè)備，技術(shù)條件的不同而進(jìn)行選擇。從地質(zhì)條件來看，在巖層完整，水資源充足的地區(qū)，可采用清水作為鉆井液，清水使用方便，無需進(jìn)行其他處理。在裂隙發(fā)育，巖層孔壁不穩(wěn)定的地區(qū)，則選用泥漿作為鉆井液，泥漿也以其成本較低，材料容易取得等優(yōu)勢條件，使其成為應(yīng)用最廣泛的鉆井液。從有利于石油開采作業(yè)順利進(jìn)行的條件來看，應(yīng)鉆井液應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：具有良好流變性，以使井眼不被堵塞，保持清潔，順利展開固井和測井工作；具有較好的潤滑性，減少鉆頭鉆井時(shí)產(chǎn)生的摩擦和熱量，將強(qiáng)鉆井壓力，避免卡鉆；保持合適的密度，穩(wěn)定井眼，并且防止石油泄漏；具有較好濾失性和抑制性，以免發(fā)生卡鉆事故，保證鉆井工作順利進(jìn)行；易于調(diào)整維護(hù)，方便及時(shí)取材；符合環(huán)保要求，保證綠色開采。
　　鉆井液按分散介質(zhì)可分為氣體型鉆井流體，油基鉆井液，水基鉆井液。水基鉆井液是以聚合物為主體多種化學(xué)處理劑所組成的鉆井液，包括淡水鉆井液、鹽水鉆井液、鈣處理鉆井液、飽和鹽水鉆井液、混合乳化（水包油）鉆井液、等鉆井液。油基鉆井液是以油為分散介質(zhì)的鉆井液，包括原油鉆井液、油基鉆井液、油包水（反相乳化）鉆井液。水平井鉆井液根據(jù)不同的作用和功能分為不同的體系，包括油基鉆井液體系、陽離子聚合物水基鉆井液體系、水包油鉆井液體系、聚乙二醇鉆井液體系、正電膠體系。不同的鉆井液體系所起的功效也是大不相同的，油基鉆井液體系是目前應(yīng)用最為廣泛的一種體系，應(yīng)用這種鉆井液體系大大提高了鉆進(jìn)的成功率。陽離子聚合物水基鉆井液體系，其性能極為穩(wěn)定，防止油井坍塌，有力的保護(hù)油氣層。水包油鉆井液體系的流變性，潤滑性，抑制性，濾失性及對于油層的保護(hù)能力均較為良好。聚乙二醇鉆井液體系，在鉆井液中加入聚乙二醇，極大提高鉆井液的潤滑性。正電膠體系其性能穩(wěn)定，有較好的保護(hù)儲(chǔ)層能力。在鉆井過程中要根據(jù)不同鉆井液的不同作用來進(jìn)行選擇。
　　根據(jù)具體的條件來選擇適當(dāng)?shù)你@頭和鉆井液，兩者之間相互配合，相輔相成，才能極大提高鉆井的成功率，減小鉆井過程中問題的出現(xiàn)。
　　二、正確選擇鉆頭及鉆井液所帶來的益處
　　具有較好的造斜能力，穩(wěn)平能力而且鉆頭轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的鉆頭為工程施工中理念的鉆頭。選擇質(zhì)量好，性能高且因地制宜符合巖層的鉆頭，才能在施工過程中使鉆頭及時(shí)的對巖石進(jìn)行破損，切割，并且能夠適應(yīng)不同的巖層條件，靈活高的應(yīng)對出現(xiàn)的不同狀況。對良好鉆頭的應(yīng)用縮短了工程作業(yè)的時(shí)間，提高了工作效率，保證了工作質(zhì)量，使得工程得以圓滿完成。
　　對于鉆井液的正確選擇，可以對井底進(jìn)行及時(shí)的清潔，攜帶出巖石碎屑，防止井眼堵塞，減小影響正常工作的幾率，有助于鉆頭進(jìn)行有效切割，減少熱量產(chǎn)生，避免磨損，延長鉆頭的使用壽命，提高鉆頭的利用率。平衡井壁巖石側(cè)壓力和地層壓力，防止井壁坍塌和井噴，井漏現(xiàn)象的發(fā)生，防止地層流體，巖石碎屑對油體的污染。鉆井液的懸浮作用，使得巖石碎屑不易下沉，懸浮其中，避免巖石碎屑卡住鉆頭。在鉆井過程中，鉆頭與巖體相互作用，在巖體不穩(wěn)定的地區(qū)選用正確的鉆井液可使巖體得到一定程度上的穩(wěn)定，加大鉆井成功率。
　　三、結(jié)束語
　　鉆頭和鉆井液在鉆井工作中起著基礎(chǔ)性的作用，對于鉆頭和鉆井液科學(xué)的選擇，使得鉆井工程從一開始就奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，減少工程中意外事故的出現(xiàn)頻率，節(jié)約人力物力，減少資源消耗和經(jīng)濟(jì)損耗，提高工作效率和工程成功率，使得石油開采技術(shù)得到質(zhì)的飛躍，石油資源的充分補(bǔ)給也為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入新鮮活力，促使經(jīng)濟(jì)騰飛發(fā)展，提高國家綜合實(shí)力。