试述石油钻井的钻头选择及钻井液确定

【摘 要】钻井是石油勘探及开发过程中的重要环节，特别是在显示油气结构、获取油田资料时发挥关键作用。就此本文对石油钻井的分类进行阐述，并在此基础上对其的选择及钻井液的确定加以探讨，为今后提升石油钻井的开采效率提供有力的参考依据。

【关键字】石油钻井；钻头选择；钻井液确定

1.前言

在开采石油的钻井期间，钻头通常用作于击碎岩石后的井眼之一，其自身的质量与其和岩石性质的适应与否，对钻井的施工工艺十分关键[1]。从以往开采石油钻井的实践表明，钻头的质量好坏和钻井的开采质量、速度存在密切联系，对钻井的开采成本起关键性作用。而钻井液往往适用于钻井井底的清洗工作中，其能将岩石击碎后形成的岩屑成功带出井底，确保了石油钻井开采工程的顺利进行。

2.石油钻头的分类和选择

在开采钻井期间，钻头通常用作于击碎岩石后的井眼之一。钻头的质量好坏与其和岩石性质的适应与否，对钻井施工工艺的选择其关键性作用，尤其是钻井的开采质量、速度与钻井的开采成本存在重要影响。现阶段石油钻头的类型繁多，按钻井方法可分金刚石的钻头、牙轮钻头以及刮刀钻头等三种，其中牙轮钻头在开采石油钻井中的应用最多，其应用的程度也较为深刻。而刮刀钻头的应用却相对减少，其的应用范围最小。以下对金刚石钻头与牙轮钻头的基本概况及选择进行介绍。

2.1金刚石钻头的基本概况与选择

所谓金刚石的钻头，是利用金刚石材料制作成切削刃的钻具。按钻头地层的适应性可分为聚晶金刚石的复合片钻头与一般的金刚石钻头两种。首先，聚晶金刚石的复合片钻头应用较为广泛，通常适用于硬、中、软质的地层，而一般的金刚石钻头仅适用于研磨性高、地质偏硬的地层[2]。两者间的差异关键在于刀片的不同，其中聚晶金刚石的复合片钻头通常由金刚石的复合片、钻头体以及喷嘴等部分组成，而一般的金刚石钻头大多由金刚石颗粒、钻头体、喷嘴等组成。在选择金刚石刀片的过程中，基于其具备优良的切割性能，可选择钻速较快、深度较大的方法进行。但在使用时需注意金刚石钻头的质地较为脆弱，抗冲击性不强，对此，在使用期间应严格依照规范流程操作。此外，金刚石钻头的稳定性具有相对限额，施工时应确保钻头的冷却性能及清洗状况，加上金刚石的价格较为昂贵，操作时需更加谨慎。

2.2牙轮钻头的基本概况与选择

根据牙轮钻头的构造可分为钻头体、轴承、巴掌、牙轮以及水眼等5个部分，有时还包括储油的补偿系统。牙轮钻头的结构分布主要是：钻头上方装有螺纹，将其和钻柱相互连接；钻头下方附带牙轮，其上部装有3个巴掌；将牙轮装在钻头的牙轴上面，其中各牙轮和牙轴间装有轴承，牙轮可通过切削齿破碎岩石。将水眼作为钻头钻井液的流通渠道，在开采作业期间，牙轮可通过钻井实施过程中的横向剪切和纵向振动作用击碎岩石，以提高钻井的开采速度[3]。另外，在选择牙轮开采钻井时，需要比较相邻钻井地层的地质资料，根据钻井本身的地层条件和钻井设备的实际情况进行选择。通常需要注意的问题有：同个钻井中井段钻进的深度大小；钻进地层中有无软硬地质交错的情况；钻井地质的可研磨性与地层的软硬程度；钻井期间是否需要钻进斜地层的防斜等。这些均是选择钻井钻头时需要考虑的因素。

3.确定欠平衡钻井液的密度

当前石油钻井的钻井技术种类繁多，欠平衡的钻井技术作为其中的一种，其的实践效果令人较为满意，是近些年来发展较为迅速的技术之一。由于欠平衡钻井技术所调配出钻井液的质量好坏，在一定程度上直接对其密切的确定造成影响，进而钻井液密度的确定，已成为保障该技术的关键性因素。通常确定石油钻井液密度的步骤包括以下几点：环空压耗、地层细缝的压力确定以及密度计算等。以下就此一一介绍。

3.1环空压耗

在具体的钻井实践中，环空压耗与石油钻井液密度的确定紧密相连。偏平衡或者过于平衡的钻井油泵排量，通常是严格依照钻井的喷射情况，加以设计并安装钻头的最大功率。位于这种条件下，钻井液的循环流动大体能保持在稳定的状态下进行。但对于欠平衡的钻井技术，其并不适用于这种条件。对此，在具体的钻井作业中，适当增加井控的可靠性，能有效避免由于稳定流动而导致油气层被冲刷的情况发生。

3.2确定钻井地层缝隙的压力

在开采石油钻井时，由于用来测试地层压力方法的不同，得出的测试结果也有所不同，有时得出的数值差异甚至高达10%以上。此外，该种现象在进行深井钻井的过程中表现更为突出，经过仔细的测算后，发现其的差值已远远超出其负压的差值。对此，不难看出，在石油钻井液密度的确定期间，通过声波时差法进行监测钻井地层的压力，其出现的误差值较大，进而其所确定出的钻井液密度也就不存任何意义。在勘探油井地质的过程中，地层缝隙的压力通常包括钻杆测试压与试油静压两种。而在确定不同钻井压力时，特别要注意依照油层的深度大小给予适当调整。在进行探井测试时，可通过计算及分析钻井测试出的数据，获取石油钻井地层的缝隙压力[4]。

4.结束语

石油钻井的钻头选择与其钻井的效率、质量存在重大联系，在选择时应依据钻井地层的实际情况进行。石油钻井液密度的确定，是确保钻井顺利开采的有力保障，特别是欠平衡井钻井液的密度确定，可结合地层的实际情况加以计算。