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摘 要：随着经济建设的快速发展，对于石油天然气等各项能源的需求不断上升，所以要提高能源勘探的效率，为经济建设提供稳定的能源供应。在能源勘探的过程中，会遇到各种不同的地质结构，有些深层岩石的硬度较大、温度较高，为钻井带来了一定的难度。为了提高钻井工程的效率，应该对影响钻井机械速度的原因进行分析，然后提出相应的建议，从实质上解决钻井机械的速度问题，对促进我国石油天然气的勘探效率具有重要的意义。
关键词：探井钻井 速速 因素探讨
中图分类号：TD26 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（b）-0062-01
1 影响钻井机械速度的主要影响因素分析
1.1 地质因素影响
（1）在较深的地层结构中，由于岩层的硬度较大，所以可钻性较差。随着深度的增加，可钻性等级越高，根据每层地质结构的不同，可钻性也发生着变化。在较深的井段中，由于高温高压的原因，会提高可钻性的等级难度。在含有泥岩和泥质砂岩的地层中，由于弹性、塑性和脆性发生了变化，所以提高了破碎的难度。在砂泥岩互层并且含有砾石层时，还会发生跳钻现象，会降低钻具的使用寿命，影响到钻井机械的速度。
（2）深部地层岩性不均质，常发生砾石块剥落，井下复杂情况发生几率增多深部地层不但宏观上岩性复杂，而且同一岩性结构复杂。在钻井过程中，常有剥落坍塌的砾石块，致使钻头先期损坏。
（3）地层温度高。高温高压对钻井液性能影响较大，也致使钻头保径齿和切削齿脱落、井下工具密封失效和钨钢柱脱落，造成井下复杂情况增加和固井难度增大。
（4）地层倾角大。对于地层倾角大约为20～60。的井，为了控制井身质量，常常需要轻压吊打，这就严重影响了深井的机械钻速。
1.2 钻井工程因素
（1）钻井方式。
钻井方式的选择会直接影响到钻井工程的效率，一般情况下，在确定完井深结构以后，就会根据结构选择相应的钻井方式，这是提高单位井段钻井效率的重要因素。在以往的钻井工程中，基本都采用以下钻井方式。在上部地质比较松软的地层，一般都会采用以水力破岩为主、机械破岩为辅的喷射式；在中深部地层井段中，采用机械破岩为主、水力破岩为辅的方式；在地层比较深的硬岩层，因为会对管内造成较大的压力，增加损耗，所以主要是以机械破岩为主。这种传统的机械钻井方式，不仅速度低，并且耗用周期长，在能源需求量较大的时期，无法满足能源勘探的发展需求。
（2）钻井设备。
由于受到资金以及技术条件的限制，我国现有大部分的钻井设备还比较落后，无法满足能源勘探的发展需求。现阶段的钻井装备主要包括钻机、泥浆泵、泥浆净化的固控设备、钻杆钻铤等井下钻具等，这些装备的现有性能都是影响钻井效率的因素。在钻井工程中，因为上部井段的直径较大，所以需要较大的排量，这就需要保证双泵同时打钻，在钻杆钻铤的外径尺寸不够的情况下，就会导致井下的机械能量不够，影响到钻井速度；现有的泥浆净化固控设备水平较低，无法有效降低泥浆中的固相含量，在泥浆密度较高的情况下，导致井下压差增高，容易出现重复破碎现象；因为钻杆钻铤的内径较小，所以会增加下部井段的水能损耗，降低了钻头的压降，影响到井底清洗的效果。
（3）钻井液。
为了保证深层钻井的机械提升速度以及安全性，一般都会使用钻井液，防止井底坍塌、扩张直径以及降低温度。但是在深度钻井中，随着深度的下降，井底的压差就会越来越大，机械提升速度就会受到影响，所以应该尽量降低钻井液的密度，减少对井底压差的影响。除此之外，钻头型号的选择、钻井过程中各项参数的优化以及钻具的组合等，都是影响钻井速度的重要因素，所以要科学合理的选择。
2 提高钻井速度措施
2.1 提高钻井技术
从旋转钻井的角度出发，要想提高钻井速度，主要应该增加钻头在岩底的破岩能量，从改善钻压和转速两个因素来提升。因为钻压和转速的技术改进会受到很多因素的限制，所以从现阶段的技术能力出发主要是以提高转速为主。提高转速主要有两种方式：一方面是增加转盘转速或采用顶部驱动装置，另一方面是采用井下动力钻具加低转速旋转钻柱的复合钻井技术。但第一种方法受钻具强度、钻机能量限制，转速提高幅度有限。而采用PDC+井下动力钻具的复合钻井技术，可充分发挥PDC钻头适宜高转速剪切地层的特性，大大提高PDC钻头转速和机械破岩能量，从而提高机械钻速。
2.2 提高装备水平
根据喷射钻井理论，射流冲击力的大小决定水力破岩效果。室内试验证明岩石所能承受的抗外压强度比抗内压和抗张强度高，在相当水力压力作用下，岩石发生水力压裂和水力破碎。特别是对提高深井中上部井段机械钻速成效显著，因为深井大尺寸钻头钻速较低的主要原因是钻头破岩能量不足，而深井大尺寸井段地层岩性相对较软。如果能充分发挥利用高压水力射流能量破岩，其水力高压射流能量与钻头机械能量联合破岩就会大幅度提高大尺寸井段机械钴速。
2.3 欠平衡钻井技术提速
液体欠平衡钻井许多室内实验和大量现场实钻统计都表明：过平衡钻井的正压差不仅导致污染油气储层，也容易加重地层漏失，特别是在低压、亏空及裂缝地层；同时由于正压对地层岩石的压持作用，也是影响钻速的最重要因素之一，欠平衡钻井可以明显地提高机械钻速，同时减少漏失复杂情况，从而提高探井钻井速度。条件成熟时可转为雾化钻井、泡沫钻井、充气液钻井。
2.4 优化钻井液技术
经过多年的探索与时间，目前已基本形成适合于快速钻井的钻井液技术。深井的上部井段使用钻井液体系，归纳起来可以划分为三大类：（1）钾铵聚合物钻井液体系；（2）聚合物——腐植酸钾钻井液体系；（3）聚磺钾石灰钻井液体系。中部地层在原聚合物钻井液的基础上，加入磺化处理剂、含有钾离子的无机盐或聚合物、防塌剂、润滑剂等分别组成聚磺钻井液、钾基聚磺钻井液、聚磺防卡防塌钻井液体系。下部须家河组地层，岩性为砂岩、页岩、碳质页岩夹煤层（线）易剥落掉块、垮塌，裂缝发育，并存在两个不同压力系统。其中以聚磺防卡防塌钻井液体系应用较多、效果较好。
3 结语
为了保证能源的稳定供应，需要提高能源勘探工作的效率，而大多数石油天然气等能源的地理分布不均，很多都储存在地质结构比较复杂的地层中。在较深的地层中，经常含有大量的硬质岩石，可钻性较小，所以为钻井效率带来很大的难度。在钻井的过程中，由于受到技术条件的限制，钻井机械的速度会受到不同程度的影响，以至于影响到我国能源勘探的发展进程。所以为了提升钻井机械的运行速度，应该不断的优化钻进工具，提高钻井技术，做好各项安全保障措施，为能源勘探事业的发展创造有利的条件。
参考文献
[1] 刘新义，张东清.川东北地区探井快速钻井技术[J].石油钻探技术，2008（3）
[2] 田军，王建毅.提高吐哈地区探井钻井速度的方法探讨[J].吐哈油气，1998（4）.
[3] 程华国，王吉东，刘以明，等.影响川东北地区深井机械钻速的原因分析与对策[J].石油钻探技术，2002，32（5）.
关键词：探井钻井 速速 因素探讨
中图分类号：TD26 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（b）-0062-01
1 影响钻井机械速度的主要影响因素分析
1.1 地质因素影响
（1）在较深的地层结构中，由于岩层的硬度较大，所以可钻性较差。随着深度的增加，可钻性等级越高，根据每层地质结构的不同，可钻性也发生着变化。在较深的井段中，由于高温高压的原因，会提高可钻性的等级难度。在含有泥岩和泥质砂岩的地层中，由于弹性、塑性和脆性发生了变化，所以提高了破碎的难度。在砂泥岩互层并且含有砾石层时，还会发生跳钻现象，会降低钻具的使用寿命，影响到钻井机械的速度。
（2）深部地层岩性不均质，常发生砾石块剥落，井下复杂情况发生几率增多深部地层不但宏观上岩性复杂，而且同一岩性结构复杂。在钻井过程中，常有剥落坍塌的砾石块，致使钻头先期损坏。
（3）地层温度高。高温高压对钻井液性能影响较大，也致使钻头保径齿和切削齿脱落、井下工具密封失效和钨钢柱脱落，造成井下复杂情况增加和固井难度增大。
（4）地层倾角大。对于地层倾角大约为20～60。的井，为了控制井身质量，常常需要轻压吊打，这就严重影响了深井的机械钻速。
1.2 钻井工程因素
（1）钻井方式。
钻井方式的选择会直接影响到钻井工程的效率，一般情况下，在确定完井深结构以后，就会根据结构选择相应的钻井方式，这是提高单位井段钻井效率的重要因素。在以往的钻井工程中，基本都采用以下钻井方式。在上部地质比较松软的地层，一般都会采用以水力破岩为主、机械破岩为辅的喷射式；在中深部地层井段中，采用机械破岩为主、水力破岩为辅的方式；在地层比较深的硬岩层，因为会对管内造成较大的压力，增加损耗，所以主要是以机械破岩为主。这种传统的机械钻井方式，不仅速度低，并且耗用周期长，在能源需求量较大的时期，无法满足能源勘探的发展需求。
（2）钻井设备。
由于受到资金以及技术条件的限制，我国现有大部分的钻井设备还比较落后，无法满足能源勘探的发展需求。现阶段的钻井装备主要包括钻机、泥浆泵、泥浆净化的固控设备、钻杆钻铤等井下钻具等，这些装备的现有性能都是影响钻井效率的因素。在钻井工程中，因为上部井段的直径较大，所以需要较大的排量，这就需要保证双泵同时打钻，在钻杆钻铤的外径尺寸不够的情况下，就会导致井下的机械能量不够，影响到钻井速度；现有的泥浆净化固控设备水平较低，无法有效降低泥浆中的固相含量，在泥浆密度较高的情况下，导致井下压差增高，容易出现重复破碎现象；因为钻杆钻铤的内径较小，所以会增加下部井段的水能损耗，降低了钻头的压降，影响到井底清洗的效果。
（3）钻井液。
为了保证深层钻井的机械提升速度以及安全性，一般都会使用钻井液，防止井底坍塌、扩张直径以及降低温度。但是在深度钻井中，随着深度的下降，井底的压差就会越来越大，机械提升速度就会受到影响，所以应该尽量降低钻井液的密度，减少对井底压差的影响。除此之外，钻头型号的选择、钻井过程中各项参数的优化以及钻具的组合等，都是影响钻井速度的重要因素，所以要科学合理的选择。
2 提高钻井速度措施
2.1 提高钻井技术
从旋转钻井的角度出发，要想提高钻井速度，主要应该增加钻头在岩底的破岩能量，从改善钻压和转速两个因素来提升。因为钻压和转速的技术改进会受到很多因素的限制，所以从现阶段的技术能力出发主要是以提高转速为主。提高转速主要有两种方式：一方面是增加转盘转速或采用顶部驱动装置，另一方面是采用井下动力钻具加低转速旋转钻柱的复合钻井技术。但第一种方法受钻具强度、钻机能量限制，转速提高幅度有限。而采用PDC+井下动力钻具的复合钻井技术，可充分发挥PDC钻头适宜高转速剪切地层的特性，大大提高PDC钻头转速和机械破岩能量，从而提高机械钻速。
2.2 提高装备水平
根据喷射钻井理论，射流冲击力的大小决定水力破岩效果。室内试验证明岩石所能承受的抗外压强度比抗内压和抗张强度高，在相当水力压力作用下，岩石发生水力压裂和水力破碎。特别是对提高深井中上部井段机械钻速成效显著，因为深井大尺寸钻头钻速较低的主要原因是钻头破岩能量不足，而深井大尺寸井段地层岩性相对较软。如果能充分发挥利用高压水力射流能量破岩，其水力高压射流能量与钻头机械能量联合破岩就会大幅度提高大尺寸井段机械钴速。
2.3 欠平衡钻井技术提速
液体欠平衡钻井许多室内实验和大量现场实钻统计都表明：过平衡钻井的正压差不仅导致污染油气储层，也容易加重地层漏失，特别是在低压、亏空及裂缝地层；同时由于正压对地层岩石的压持作用，也是影响钻速的最重要因素之一，欠平衡钻井可以明显地提高机械钻速，同时减少漏失复杂情况，从而提高探井钻井速度。条件成熟时可转为雾化钻井、泡沫钻井、充气液钻井。
2.4 优化钻井液技术
经过多年的探索与时间，目前已基本形成适合于快速钻井的钻井液技术。深井的上部井段使用钻井液体系，归纳起来可以划分为三大类：（1）钾铵聚合物钻井液体系；（2）聚合物——腐植酸钾钻井液体系；（3）聚磺钾石灰钻井液体系。中部地层在原聚合物钻井液的基础上，加入磺化处理剂、含有钾离子的无机盐或聚合物、防塌剂、润滑剂等分别组成聚磺钻井液、钾基聚磺钻井液、聚磺防卡防塌钻井液体系。下部须家河组地层，岩性为砂岩、页岩、碳质页岩夹煤层（线）易剥落掉块、垮塌，裂缝发育，并存在两个不同压力系统。其中以聚磺防卡防塌钻井液体系应用较多、效果较好。
3 结语
为了保证能源的稳定供应，需要提高能源勘探工作的效率，而大多数石油天然气等能源的地理分布不均，很多都储存在地质结构比较复杂的地层中。在较深的地层中，经常含有大量的硬质岩石，可钻性较小，所以为钻井效率带来很大的难度。在钻井的过程中，由于受到技术条件的限制，钻井机械的速度会受到不同程度的影响，以至于影响到我国能源勘探的发展进程。所以为了提升钻井机械的运行速度，应该不断的优化钻进工具，提高钻井技术，做好各项安全保障措施，为能源勘探事业的发展创造有利的条件。
参考文献
[1] 刘新义，张东清.川东北地区探井快速钻井技术[J].石油钻探技术，2008（3）
[2] 田军，王建毅.提高吐哈地区探井钻井速度的方法探讨[J].吐哈油气，1998（4）.
[3] 程华国，王吉东，刘以明，等.影响川东北地区深井机械钻速的原因分析与对策[J].石油钻探技术，2002，32（5）.