浅析石油钻井的钻头选择及钻井液确定

冯群(中原石油工程有限公司海外工程公司,河南 濮阳 457001)

钻井是为了寻找和证明含油气的构造，探明已经证实的含油面积和储量，它是石油勘探和开发的基础环节，在石油勘探和油田开发的各项任务中，钻井起到了非常重要作用。钻井作业的速度直接关系着开发的成本，在当前石油资源日益紧张的趋势下，必须提高相关技术，以此确保钻井作业的效率和质量。

1 相关概念

1.1 钻头的概念

在钻井过程中，钻头是其重要得组成部分，钻头的作用主要是对岩石进行破碎，之后形成井眼。钻头质量的好坏以及其与岩石性质的适应性等对钻井工艺的选用起着极其重要的作用。钻井中根据所钻地层的性质合理选择和使用钻头，按照功能把钻头可以分为钻井钻头，取心钻头和特殊工艺用钻头等，按照类型可以分为刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头以及PD C钻头。在不同的地域和不同的工作环境，钻头的形状、规格都具有着很大的差异，应根据具体的情况和设计对钻头的选择科学地选择和运用。

1.2 钻井液的概念

钻井液是在石油钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要地 各种循环流体的总称。钻井液又称为钻井泥浆，或者简称泥浆。根据液成分不同可以将钻井液划分为清水钻井液、浆钻井液、高分子钻井液、压缩空气等。其中石油钻井作业中泥浆钻井液和清水钻井液的使用较为常见。钻井液的主要作用是悬排钻渣，平衡地压，冷却润滑，防止垮滑等功能。随着科学技术的发展和提高，石油钻井液方法和完井工艺越来越多，但是都各有其适用条件和局限性。

2 主要钻头的选取

钻头的选择应该根据众多方面，而石油开采过程中的地质地貌无疑是非常关键的，并且也起到了决定性的作用。目前钻头一般在使用的过程中分为三种，即金刚石的钻头、牙轮钻头以及刮刀钻头等三种。本文重点介绍下金刚石的钻头和牙轮钻头，而第二种又是在实际的使用过程中最多的。

2.1 牙轮钻头及其选取

从钻头的结构来看，可以将牙轮钻头分为五个部分：钻头体、牙轮、巴掌、轴承与水眼，有时还包括储油的补偿系统。牙轮钻头的上部存在螺纹，通过螺纹与钻柱进行连接，钻头的下部带有牙轮，其中上面有三个巴掌。在结合钻井设备性能的基础上，根据具体的工作条件选择牙轮式钻头，在选择中应该突出如下几点情况：首先要根据地质可研磨性来确定牙轮式钻头的型号，同时还要考虑地层的软硬程度；其次钻井作业中是否存在曲线作业或防斜进钻进；最后是钻探地层中地层软硬交替的实际现象情况。在作业的过程中，牙轮钻头通过钻进过程中的纵向振动与横向的剪切作用，用钻头破碎岩石，以此来提高了钻井的速度和工作的效率。

2.2 金刚石钻头及其选取

顾名思义，金刚石的钻头就是利用金刚石材料制作成切削刃的钻具。根据其适应地层的不同，我们可以将其分为两大类：普通金刚石钻头以及聚晶金刚石复合片钻头。其中，聚晶金刚石复合片钻头的适应范围较为广泛，使用于软、中、硬质地层、而普通金刚石钻头适应地质较硬，并且研磨性较高的地层。在进行金刚钻的选择过程中，刀片具有关键的作用，良好切割性能的刀片势必是能够让切割的速度事半功倍。在钻井的过程中，由于金刚钻的质地比较薄脆，因此在施工过程中，倍加要注意操作的规范性和合理性。

3 石油钻井中钻井液的选择

伴随着科学技术的不断发展，石油钻井液方法愈加繁多，,当前石油钻井液的主要分类以品相作为分类标准,常见的钻井液的种类分为三种。

3.1 钻井液的分类

3.1.1 液相钻井液：这类钻井液主要是分为油质类和清水类钻井液，具有降温、清洗的实际用途，是石油钻井中较为常见的类型。

3.1.2 活性固相钻井液：这类钻井液主要包括了钻井过程中进入的造浆粘土、加人的商业膨润土或者是油基钻井液中加人的有机膨润土，其主要是在碎裂性地质钻井中广泛采用。

3.1.3 惰性固相钻井液：这种类型钻井液主要含有钻屑与加重材料等添加剂，适于特殊地质钻井。

3.2 欠平衡钻井液密度的确定

近几年的科技发展推动了欠平衡钻井技术的崛起，其实践效果令人较为惊叹，在具体的设计过程中对钻井液的确定是确保钻井过程经济可靠的根本保证，而钻井液密度的确定又对

钻井液的确定起到十分关键的作用。钻井液的确定一般是包括以下几个关键的方面：环空压耗、地层细缝的压力确定以及最终的密度计算等。

3.2.1 环空压耗：环空压耗与钻井液密度的确定直接相关，根据钻井的喷射情况，一般是严格的控制油泵的排量，在偏平衡抑或是过于平和的情况下，由此设计出了的。

3.2.2 地层孔隙压力：地层孔隙压力主要包括试油静压、钻杆测试压力和MFT测试压力，在探井中要根据随钻过程中的试井数据来进行分析计算，由此得出地层的空隙压力。

4 结语

总而言之，在钻井的过程中，无论是钻井的钻头的质量还是钻井液的密度，都对钻井工作中起着重要作用，同时把具体情况和石油钻井规划设计结合起来，更为有效的进行石油钻井工作。

[1]刘广军.浅谈石油钻井中钻具磨损减薄对拉伸强度影响的规律[J].中国石油和化工标准与质量，2011(07):123一124.