摘 要：石油钻井工作的内涵复杂、影响因素众多,为了更好地控制钻井速度和质量,应该对钻头选择和钻井液确定两个方面人手,对关键技术和参数进行认定。要看到钻头选择和钻井液确定的复杂性,应将具体情况和石油钻井规划设计结合起来,这样才能平衡好成本、工期、质量的关系,也才能更好地进行钻头选择和钻井液确定工作。
关键词：石油钻井；钻头选择；钻井液性能；参数优选
钻井工作在石油开发、石油勘探工作中发挥着基础性的作用，在收集地质资料、收集开发数据、证明石油构造等方面，石油钻井作业必不可少。石油钻井工作的速度对石油开发成本、产出效益起着决定性的作用。当前，石油资源短缺已成为一个世界性问题，在这样的背景下，不断提高石油钻井技术的研究力度，从而保证石油钻井的质量显得尤为重要。
1、钻头分类及选择
目前石油行业使用的钻头有很多种类，以不同的钻进方式为根据对钻头进行分类，可以将其分为金刚石钻头、牙轮钻头与刮刀钻头，这三种钻头是最基本的钻头形式。在这三种钻头中，在石油钻探工作中应用最为普遍、最为广泛的一种是牙轮钻头，其应用程度也比较深。将这三种钻头进行对比，使用范围最小的一种钻头是刮刀钻头。本文主要介绍的是金刚石钻头与牙轮钻头。
1.1 金刚石钻头及选择
切削刃使用的是金刚石材料的钻进刀具就是金刚石钻头，金刚石钻头的主要优势在于能够适应研磨性较高、地质较硬的地层，切割性能也比较优良。在高速钻探方面具有非常显著的优势。以所适应地层的差异为根据，可以将金刚石钻头分为普通金刚石钻头、聚晶金刚石复合片钻头两大类。在这两大类之中，普通金刚石钻头适用于研磨性较高、地质较硬、地质复杂的地层；聚晶金刚石复合片钻头能够被广泛的应用于硬质地层、软质地层、软硬适中的地层，其应用范围十分广泛。刀片的不同是这两种金刚石钻头的主要差别所在。聚晶金刚石复合片钻头主要有四个组成部分，即金刚石复合片、喷嘴、胎体以及钻头体；普通金刚石钻头主要有四个组成部分，即金刚石颗粒、喷嘴、胎体以及钻头体。
在使用金刚石钻头进行石油钻井作业的过程中，需要高度注意的有以下几个方面：第一，金刚石钻头的价格比较高，因此在使用时应小心操作，降低损坏程度；第二，金刚石钻头在热稳定性方面具有一定的缺陷，因此在使用时要保证钻头的冷却性能、清洗情况；第三，其质地比较脆，因此金刚石钻头的抗冲击性能会比较差，应该严格按照金刚石钻头的相关规程来进行严格的、规范的操作。
1.2 牙轮钻头及选择
以牙轮钻头的结构为依据，可以将其分为水眼、轴承、巴掌、牙轮以及钻头体这五个部分。如果是密封喷射式的牙轮钻头，在一般情况下还包括储油补偿系统这一部分。螺纹一般会在牙轮钻头的上部，钻柱与螺纹进行相互连接，钻头下部会存在牙轮，其上带有三个巴掌，牙轮轴上装上牙轮，牙轮轴与各个牙轮之间装有轴承，牙轮会通过其自身所带的切削齿进行破碎岩石工作。钻井液的通道就是钻头的水眼。在进行石油钻井工作的过程中，通过钻进过程中的横向剪切作用、纵向振动作用，牙轮钻头会实现破碎岩石的目的，从而能够提升钻井速度。
在选择牙轮钻头当做石油钻井工具时，需要按照钻井设备的实际情况、地层的实际条件以及相邻油井的地质资料、地层资料来进行牙轮钻头的选型。在进行选择时，需要考虑的问题主要有以下几点：首先，应考虑钻井地层中的软硬交错情况是否存在；其次，应考虑在石油钻井工作中是否需要防斜钻进、曲线作业；再次，应考虑同一油井中的不同钻进井段的实际深浅情况；最后，应考虑钻井地质、地层的可研磨性以及软硬程度。
2、钻井液分类及钻井液确定
2.1 钻井液的分类
钻井液的主要作用是在钻井过程中清理、冲洗井底，将在岩石破粹过程中所产生的钻探岩屑、尘屑带到地面，并对钻头进行冷却、润滑，平衡地层压力、井壁压力，从而保证钻井工作的顺利进行。随着钻井种类的增多，钻井技术的进步发展，钻井液的种类也得到了不断的增多。当前对钻井液进行分类时所采用的重要分类标准是“相”。以“相”为标准可以将钻井液分为惰性固相钻井液、活性固相钻井液以及液相钻井液这三大类。第一，惰性固相钻井液主要包括加重材料、钻屑等，惰性固相钻井液对特殊地质具有比较高的适应性；第二，活性固相钻井液主要包括油基钻井液中所加入的有机膨润土或者是在进行石油钻井过程中所加入的膨润土、造浆粘土，活性固相钻井液能够被广泛地应用于碎裂性地质的钻井作业中；第三，液相钻井液主要包括清水类钻井液与油质类钻井液，液相钻井液具有清洗、润滑、降温的功能，在石油钻井中是最为常见的一种钻井液类型。应该按照实际使用需求进行钻井液的配置工作，从而获得不同性能的、能够适应不同地层地质的钻井液，如在钻井液中添加合适的添加剂，调整钻井液中活性固相的分散状态，从而实现调节钻井液性能的目的。
2.2 钻井液确定
在实际设计过程中，钻井液的确定对于保证石油钻井的可靠性、经济性具有重要的作用，钻井液的确定存在着很多的影响因素，也具有很多层面，近年来，欠平衡钻井技术得到了快速的发展，钻井液确定中其密度的确定成为了关键所在。钻井液密度确定过程主要包括地层孔隙压力、环空消耗、最终密度的计算、确定。第一，地层孔隙压力。采用不同的压力检测方法进行检测，所获得的监测数据也有非常明显的不同，误差高达百分之十。第二，环空消耗。钻井液密度确定与环空压耗具有直接相关的关系。对欠平衡钻井来说，为提高井控的可靠度，从而有效地避免紊流状态对裸眼油气层所产生的冲刷作用，欠平衡钻井液不能有过大的排量，应该要使欠平衡钻井液的流动状态保持在层流状态。第三，钻井液最终密度的计算与确定。钻井液密度的数值等于：地层孔隙压力减去井底负压设计值再减去环空压耗所得出的差再乘以102得出的乘积除以钻井的深度。
钻井液的确定对于石油钻井工作是否能够顺利进行、钻井的可靠性具有非常重要的意义，因此，应以正确算例作为主要根据进行准确的计算，并在此基础上与钻井地质、地层的实际情况相结合进行计算，从而保障钻井液确定的准确性、合理性。综上所述，本文主要对石油钻井的钻头选择以及钻井液确定作了浅要的分析，望对相关研究与石油钻井实践有所帮助。
参考文献
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