影响钻速的原因分析及提速方法研究

杨锋

摘要：在石油开采的过程中，钻井的难度较高，多个因素都会影响到转速，对于开采效率有着直接的影响。基于此，本文从影响转速的具体原因入手，探索相应的解决措施，希望可以给石油开采的相关研究提供一定的参考意见。

关键词：钻速;影响因素;措施

Reasons for Influencing Drilling Rate and Research on Speed Increase Method

Yang Feng

Shengli Petroleum Engineering Company Bohai Drilling Corporation  Shandong  dongying  257200

Absrtact：In the process of oil exploitation，drilling is more difficult，many factors will affect the rotational speed，which has a direct impact on the efficiency of production.Based on this，this paper starts with the specific reasons affecting the rotational speed，and explores the corresponding solutions，hoping to provide some reference opinions for the related research of oil exploitation.

Key words：penetration rate;influencing factors;measures

在石油钻井的过程中，钻速的快慢直接关系到石油的开采效率，因此会采用提高钻速的方式来加快开采，提高石油企业的经济效益。但是在实际的应用中影响到钻速的因素较多，这就需要从影响因素入手，探索相应的钻速提高方式。

1 影响钻速的原因

1.1井身结构和地质环境

井身结构和地质环境会影响到转速，一些石油所埋藏的地层较深，因此复杂的地质结构会影响到转速。钻井时压力的不同会产生不同的阻力，所以转速的稳定性得不到有效保障。另外，井身结构也会影响到转速，一些井身结构的合理性较差，再加上套封的忽视，会造成钻井速度降低的问题。而且该问题还会造成井漏和井喷等意外事故，严重影响着石油钻探的安全。

1.2岩石特性

随着钻井深度的不断增加，会有较多的砂质泥岩和泥页岩，这些岩石的质地较为紧密，而且硬度也较大，所以它的可钻性较差，在钻探的过程中破碎较为困难，严重影响着钻井的速度。而且随着钻探深度的增加，岩石的抗剪度和耐磨性也会不断增加，这是因为随着深度的增加地质压力会造成岩石的结构变化，这些都会降低转速，严重影响了石油开采的效率。

1.3钻头加压

随着钻井深度的不断增加，钻柱常会发生扭曲的问题，特别是井斜的情况，这时会对钻头进行加压处理，以此来保证垂直度。但是在对钻头进行加压的过程中，会导致岩石破碎率和机械钻井速度下降。另外，一些情况下地层有较大的倾角，所以为了预防这种情况，会采用轻压吊打，这时也需要降低钻头的转速，最终导致状态效率下降的问题。

1.4压力和温度问题

一般而言，随着钻井速度的不断增加，钻井的难度也会不断提升，这是因为在达到一定的深度之后，不仅温度较高，而且内部压力较大，钻井工具常因为这些因素而造成破坏。另外，在较深的地层里，钻井工具自带的钻井液携岩持的能力下降，这会降低机械转速。特别是在较深的地层中，压力会造成钻井设备的非正常运作，很多技术指标达不到应有的要求，进一步加大了钻井的难度。

2 提高转速的措施

2.1井身结构设计的优化

在上文的分析中提到了，井身结构会影响到转速，所以为了提高转速，一定要进行井身结构设计的优化，一方面利用套管层数的增加来应对不同压力造成的地质隔离，另一方面还要保证井眼的宽度，以此来让套管顺利的下入地层，这样能够给转速的提高奠定坚实的基础。井身的套管选择也要满足API标准，这样就可以确保钻井有较好的环境。同时，为了进一步提高转速，可以适当的降低钻井工具的工作量，以提升效率来达到同样的标准，这样可以优化钻井过程，提高石油企业的经济效益。

2.2钻井工具和钻井设备的优化

钻井工具和钻井设备是钻井的直接参与者，也能够影响到转速。针对当前的问题，首先要进行钻头的改进，优化齿形状态，提高其抗冲击能力，特别是平滑的切削和研磨，如果能够保障钻头适应性及强度，就可以大幅度提升转速。在当前的钻井中，还有采取金刚石钻头和高速钻轮钻头的组合，能够极大的提升钻井的速度。针对传统钻头的改造，可采用工具的优化配合，用金刚石钻头和其他工具进行有效的搭配，以此来提高钻速。

2.3钻井过程的配合优化

从上文的分析可知，随着钻探深度的不断增加，转速有了明显的下降，所以在进行深井石油开采时需要优化配合。从施工设计开始进行后续工作的安排，组织技术人员进行地层的分析，对各类可能出现的情况做好预案。在具体的应用中，还要根据实际问题进行切实的解决方案探索，督查好各个部门之间的配合注重效率的提升，以此来提高转速。

2.4螺杆增压

螺杆增压在转速提升上较为常用，它是利用柱塞泵和螺杆钻的搭配使用对钻井液进行增压，这时钻头会由于高压而产生喷射，以此来辅助钻穿岩石。为了提升加压的效果，需要将螺杆放置在恰当的位置，最好能够距离钻井装置十米左右，这样压力可以较好地和巖石产生冲击，保障组钻速。螺杆增压技术的优势较为明显，他可以保证钻井设备不受到其他因素的影响，同时操作也十分简单，能够降低对钻井技术人员的要求。从实际应用来看，螺杆增压技术的操作失误率较小，而且钻速提升的效果也十分明显。

2.5减振增压

在钻井的过程中会由于摩擦等多种因素而产生横向和纵向的振动，虽然这种振动不可控制，也不可预测，但是能够通过引导来减轻振动对转速的影响。一般而言是采用减振增压的技术来辅助钻井工作的开展，当钻头产生纵向振动时会利用柱塞泵来推动其往复运动，这是石油钻井液压力会有一定程度的增加，加压的过程中就让钻井液从钻头中喷洒出来，有助于钻头破碎岩石，以此来提高钻速。减振增压提高转速的方式并不稳定，这是因为振动的产生往往并不规律，一些纵向的震动会产生多种影响，导致钻速的不稳定，所以在进行控制时问题较多。而且横向的振动会阻碍到转速的提升，如何进行有效的引导和消除是在后续的发展中需要重点关注的问题。

2.6井下射流增压

井下射流增压是提高转速最为常用的方式，它主要是依靠射流为钻头提供动力的方式来加快钻头破碎岩石头速度，通过往复运动来增加钻头上下的动能，保证钻头在运动中有较大的压力。而且在钻头运动时，钻井液由于压力的增加而会产生高压射流，从钻头中喷出的高压射流不仅能够带动钻头的持续运动，而且还会对岩石产生冲击，形成一个循环的过程，对于提高转速有着极大的帮助。井下射流增压的方式较为简单，主要是根据钻头运动的能量转化来辅助完成岩石破碎的工作，需要注意的是，要保证钻井液等输送满足要求，这样才能有效的提升钻速。

3 结束语

石油开采对经济发展有着极大的作用，所以为了保障能源供应的充足，当前的石油钻井速度提升广受关注。但是在钻井的过程中，影响到转速的原因较多，主要是井身结构、地质环境、岩石特性、钻头压力、温度等多个方面，这些因素不仅影响着开采的效率，而且还会造成一定的安全隐患。结合当前的实际情况，本文提出了井身结构设计优化、钻井工具和钻井设备优化，钻井过程配合优化、螺杆增压、减振增压和井下射流增压等多个提高钻数的方式，希望可以给石油开采中的钻速提升提供一定的参考。

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