提高川东复杂地质深井超深井机械钻速的研究* (2009年)

针对川东高陡地质构造复杂，钻井中深井、超深井机械钻速低，建井周期长，钻井成本过高的问题，分析了川东地区钻井速度低的原因，介绍了岩石的各种性质，钻头选型依据以及如何评判钻头井下使用情况等方面的知识，阐述了合理使用钻头的方法，提出了在川东地区高陡构造地层中提高钻井速度的三种措施：（1）采用以偏轴一钟摆钻具组合为主的钻井方式进行钻进；（2）开展喷射钻井，促进机械钻速提高；（3）开展水力加压器的应用。以期不断优化和强化钻进技术来提高钻井速度确保井身质量。 ### 提高川东复杂地质深井超深井机械钻速的研究 #### 一、川东地区钻井速度低的原因 川东地区的地质条件极其复杂，主要包括以下几点： 1. **高陡地质构造**：该区域地形隆起幅度较高，两侧地质倾角可达80°，断层发育广泛。 2. **复杂的岩层分布**：井深超过3000米的区域，主要由泥岩、页岩、砂岩构成，这些岩层容易导致泥包现象，进而影响钻速。 3. **岩石特性多样**：深层含有页岩、灰岩、硅质灰岩以及含有硬塑性较大的结核，这些岩层对钻井工具的选择及钻井工艺参数的调整提出了更高要求。 #### 二、钻头的合理使用 ##### （一）根据岩石性质对钻头进行合理选型 1. **岩石的性质**： - **岩石强度**：包括单轴抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度。钻井过程中岩石所处环境的不稳定因素（如温度变化、液体介质等）会影响岩石强度。 - **岩石硬度与塑性**：硬度反映岩石抵抗外物入侵的能力；塑性指岩石在外力作用下发生不可逆变形的性质。 - **岩石研磨性**：衡量岩石磨损钻头刃具的程度，通常根据研磨系数ω将岩石研磨性分为12个等级。 2. **钻头选型依据**： - **井壁稳定性差**：选用牙齿出刃高、轴承能承受高转速、移轴距较小的钻头。 - **岩石研磨性强**：选用加强保径型钻头，减少划眼次数。 - **硬塑性地层**：选用牙齿出刃低、齿型锐利、移轴距较小的钻头，配合低转速高钻压以及高压喷射钻进。 - **软硬交错地层**：使用镶齿钻头加高模形齿或高锥球齿，采用轻压慢转的方式。 ##### （二）合理评判钻头井下使用情况 经济效益是衡量钻头选型是否正确的关键标准。通过计算每米成本（公式中包括钻头成本、钻机运转费用、一起下钻及接单根时间等因素），以确保选型和使用的经济合理性。 #### 三、提高钻井速度的技术措施 为了提高川东地区复杂地质条件下深井、超深井的钻井速度，本文提出以下三种技术措施： 1. **采用偏轴-钟摆钻具组合**：这种钻井方式能够有效应对高陡构造地层带来的挑战，提高钻井效率。 2. **开展喷射钻井**：利用高压流体对岩石进行切割，提高钻进速度。 3. **应用水力加压器**：通过增加钻头下方的压力，改善钻井过程中的压力分布，进一步提高钻速。 #### 四、结论 通过对川东地区钻井速度低的原因分析，结合合理的钻头选型与使用方法，以及采取有效的技术措施，可以显著提高深井、超深井的钻井速度。这不仅有助于缩短建井周期，降低钻井成本，还能确保井身质量，为后续油气开发提供坚实基础。未来还需要进一步研究和完善相关的钻井技术和设备，以适应更多复杂地质条件下的高效钻井需求。