探析钻井工程中机械钻速影响因素及应对措施

蓝南庆

摘要：在油田开发过程中，钻井工程是最关键的环节和最主要的手段，它具有高风险、高投资、资金密集等特点，并且钻井速度的快慢直接影响着油田开发的经济效益。因此，为了保证获得较好的投资回报率，在钻井过程中，需要对影响机械钻速的因素进行有效的控制，从而有效减少钻井作业时间，降低成本，提高机械钻速。基于此，本文主要分析了影响机械钻速的因素，并提出了有效的应对措施。

关键词：钻井工程;机械钻速;影响因素;应对措施

钻井工程是油气勘探开发过程中最关键的环节之一，钻井速度的快慢对油气勘探开发效益具有十分重要的影响，机械钻速主要受钻井装备、地层构造、钻井液、钻压等因素的影响，因此，油气田企业为了获得较好的经济利益，减少在钻井过程中出现问题， 必须对影响机械钻速的因素进行分析，并对影响钻井钻速的因素进行有效的控制。笔者结合自身工作经验，对影响机械钻速的因素进行了分析，并提出了有效的應对措施，以期能够为同行业工作者提供一定的参考和借鉴作用。

1钻井工程中机械钻速的影响因素分析

1.1地层对机械钻速的影响

地层对机械钻速的影响主要表现为地层压实程度对钻速的影响。随着地层埋深的增加，地层岩石受压实程度增加，地层成岩性好，机械钻速则呈急剧降低

的变化趋势。地层压实程度还与地层古地质时代的埋深有关，例如在某些地区，地层古时代经历过深埋，后期由于构造运动，地层抬升，遭受剥蚀，地层变浅，这时虽然深度不大，但地层压实程度高，地层可钻性变差。另外，不同环境下沉积的地层，其可钻性差异也非常大。在砾岩地层使用牙轮钻头时，由于地层的不均质性及砾石的难以破碎性，使机械钻速远低于砂泥岩地层。同时，对于牙轮钻头而言，在同样埋深情况下，砂岩地层的机械钻速高于泥岩地层，地层的含钙质胶结对地层可钻性也产生不利影响。

1.2钻井装备对机械钻速的影响

在钻井过程中，钻井装备是影响机械钻速的关键因素。近年来，随着钻井装备和钻井技术的不断进步，套管钻井装备在钻井工程中的广泛应用，大量减少了下套管和起下钻的时间，近一步提高了钻井速度。连续油管钻井的应用也大幅度减少了起下钻的时间，并能够在完井时切下油管作为完井的油管，从而大大加快了完井和钻井的速度。钻井装备中大功率绞车与电驱动钻机的应用也提高了机械钻速。顶部驱动系统对于提高钻井速度也有非常重要的作用。使用顶部驱动系统首先可以提高纯钻进时效，减少起下钻等作业时效，另外顶部驱动系统对于减少阻卡等复杂事故也具有非常重要的作用，在复杂井钻井中能大幅度减少复杂与事故时间。因此，机械钻速的提高离不开钻井装备及钻井技术的更新和进步，在油气勘探开发过程中要大力发展高科技的钻井装备，进一步提高机械钻速。

1.3钻井液对机械钻速的影响

钻井液对机械钻速的影响主要有钻井液密度、流变性、固相含量、润滑性、失水量等因素。如果钻井液中的固相含量越高，机械钻速就会越低;钻井液的粘度越高，机械钻速就越低。钻井液密度与固相含量有着密切的联系，同时也和分散的钻屑或者低密度的劣质土等有害固相含量有关，如果不能及时排除这些有害成份，就会对机械钻速产生不利的影响。钻井液的密度直接影响着机械钻速，它与机械钻速成反比，机械钻速越大、当量循环密度越小时，降低钻井液密度能够有效减小当量循环的密度，其次可以减小黏度。

1.4钻井参数对机械钻速的影响

钻井参数对机械钻速有着直接或间接的影响。在钻井过程中，工作人员应该根据地层中岩石的性质选择钻头类型，在进行钻进的过程中合理控制钻井扭矩、钻压以及转速。钻压、排量、转速并不是越大越好，例如钻压过大，容易加快钻头磨损速度;排量过大，将会造成井壁脱落，容易引发井下复杂事故。所以，在钻井的过程中，合理的使用钻压、转速、排量和泵压等参数，才能有效提高机械钻速。

2提高钻井工程中机械钻速的有效措施

2.1优化钻井参数

强化钻井参数包括强化钻头转速与提高钻头钻压。但对于 PDC 钻头，由于钻压与钻头寿命和扭矩有关，难以强化，因此，在这种情况下，强化转速是最有效的途径。对于牙轮钻头而言，除强化转速外，强化钻压对于提高钻井速度更为重要。强化钻压需要相应的钻具组合，对于易斜地区而言，钻压往往与井斜密切相关，如果不能解决防斜技术，那么强化钻压将无从谈起，甚至对于 PDC 钻头其钻压也难以按需要施加。在某种程度上，对于易斜地区而言，防斜技术是决定其钻井速度能否提高的关键。

2.2优化钻井液性能

钻井液性能对机械钻速的影响主要表现在以下两个方面：首先，优质的钻井液能保证钻井的顺利进行，由于正压差的作用，从而造成钻屑不易从井底带出，导致钻头重复切削钻屑。钻井液可快速地渗透到井底的岩石微裂缝中，有助于降低压持作用，使井底的钻屑能够及时的排出;而一旦钻井液性能出现问题，将会发生阻卡、漏失和溢流等复杂事故;其次，钻井液性能对机械钻速也有着非常重要的影响。研究表明，钻井液中固相含量越高，机械钻速越低;粘度越高，机械

钻速越低。固相含量与钻井液密度密切相关，但也与有害固相含量有关，有害固相通常是低密度的劣质土或分散的钻屑，这些成份如果不能及时除去，则可对钻井速度产生非常不利的影响。

2.3优化钻具组合

在钻井过程中，合理的钻具组合可以大大提高钻井机械钻速，节省人力和财力，提高工作效率。例如，在深井超深井中结合螺杆+PDC的双驱钻具组合，增加机械钻速及防斜打直效果;在超硬地层中使用涡轮+孕镶PDC钻头组合，可以显著提高机械钻速，在水平井斜井钻井中可以将弯接头带上动力钻具，结合成为造斜钻具，让弯接头下部钻具产生一个弹性力矩，促使在钻井的过程中达到定向造斜或者扭方位的目的。

3结束语

综上所述，机械钻速在钻井工程中起着非常重要的作用，影响着整个钻井工程的进度。机械钻速主要受地层、钻井装备、钻井液和钻井参数等因素的影响，因此，在钻井过程中，需要采取优化钻井参数、优化钻井液性能和优化钻具组合等措施，有效的提高机械钻速，减少钻井成本，提高企业的经济效益。

参考文献：

[1] 韩养华. 钻井工程中机械钻速的影响因素分析 [J].中国新技术新产品，2013（14）：141-142.

[2]孙金声，杨宇平，安树明.提高机械钻速的钻井液理论与技术研究[J].钻井液与完井液，2009（2）

[3]李志刚.最佳机械钻速的优化设计方法[J].钻采工艺，2011（1）.