【摘要】随着社会的进步和社会经济的逐步发展，石油、矿产、化工等行业也日益发展壮大，这些行业都是高效益行业，而高产、优产正是达到高效益目的的前提。在石油的开发开采过程中，企业不断地运用新技术新方法来优化技术从而达到高产优产的目的。提高钻具组合和钻头水眼组合以及优化钻井参数，可以提高油田井的工作效率和开采质量，从而达到提高石油的产量和质量的目的。
【关键词】钻具组合 钻头水眼 优化钻井参数
1 对于提高钻具组合的措施分析
目前定向井使用的钻具都是带一定角度的单弯螺杆和无线随钻系统，并根据无线随钻系统传输信号，改变单弯螺杆工具面，产生增斜或者降斜的效果。钻具组合有很多种，包括导向钻井技术的钻具组合、刚性满眼钻具组合、塔式钻具组合、钟摆钻具组合、造斜钻具组合、增斜钻具组合等类型。
为了延长钻具的使用寿命，就需要选择合理的钻具组合。在定向井中，常用的钻具组合有造复合片钻头
斜钻具、增斜钻具、稳斜钻具以及降斜钻具四种。造斜钻具是通过井下动力钻具和弯接头组合来进行扭方位施工或定向造斜的。造斜钻具的造斜能力与其弯接头的弯曲角和弯接头上边的钻铤刚性的大小有关，弯曲角的角度越大，弯接头的钻铤刚性就越强，那么造斜钻具的造斜能力也就越强，其造斜率就会越高。弯接头的弯曲角的大小要根据井下动力钻具的参数规格、所要求的造斜率以及井眼的大小来选择。而造斜钻具组合的井下动力、钻具型号则要根据造斜井段或者扭方位井段的井深来选择。由于井下动力钻具的转速较高，所要求的钻压较小，所以钻具组合中所使用的钻头不宜使用密封的轴承钻头，尤其是在浅层，可钻性好的软地层可采用复合片PDC钻头或者铣齿滚动轴承钻头。
稳斜钻具组合也是在定向井中较为常用的钻具组合中的一种，这种组合采用的是刚性满眼钻具结构，通过增大下部钻具组合的刚性来控制下部钻具在钻压作用下的弯曲变形，以达到稳定方位和井斜的效果。除此之外，对于地层因素影响方位漂移严重的地层，可在钻头上串联两个稳定器，这样对稳定井斜和方位具有较好的作用和效果；增斜钻具组合通常都是采用双稳定期组合的，它利用杠杆原理利用近钻头足稳定器来作为支点，第二个稳定器与近钻头稳定器之间的距离则根据两个稳定器之间的刚性大小和所要求的增斜率的大小来确定，增斜钻具组合的钻井参数应根据下部钻具的规格参数、所要求的增斜率的大小以及
两稳定器之间的距离来设计。
在实际的钻井作业中，为了提高钻具组合的效果，应先对钻具组合进行相关的力学分析，求出侧向力，再结合实际经验及综合地层因素，来预测出轨迹变化趋势，并以此来确定所选择的钻具组合是否符合钻井作业要求，比如井底轨迹控制的要求等。
2 对于提高钻头水眼组合的措施分析
钻头水眼即为钻头尖角，钻头的正确选择可以降低成本、缩短从工程开工到投产的时间，在优化机械钻速方面具有主导作用，而对于钻头水眼的优化可从其材质、长度以及施工环境的地层类别等几个方面来进行考虑。
2.1 对钻头的优化选择
对于上部为软土层，持力层为圆砾、软岩的地层，较为常用的钻头是锥形钻头。锥形钻头成空导向性较好、流转阻力和回转阻力都较小，适用于淤泥类别粘土、粘质粉土、杂填土、粉砂等低强度的松散型地层。针对锥形钻头的优化设计：将其设计成有钻头尖、连杆、尾翼、钻头尾的结构，钻头尖为锥形体结构，尾翼设计为管形结构并且在管内设置支
架，并且尾翼的外径应小于钻头尾上部管形结构的内径，连杆的上端设置在尾翼内支架的中央，连杆的下端设置在钻头尖的上端中央，钻头尾的上部为管形结构并且在钻头尾的上部设置螺旋纹、钻头尾的下部设为内控的锥台体，并且锥台体的下端边要与钻头尖的上端边相配。同时，为了能够保证钻头进入持力层后的钻进速度，并且兼顾上部软土层的钻进效率，对于钻头的选择通常是三翼梳齿式加强合金型钻头，钻头的锥角角度为90度到120度，而且钻头的尖角处呈现扇形分布。
2.2 对钻头水眼组合的优化选择
根据在钻井作业中积累的多种现场经验及相关理论证明，在钻头水功率相同的情况下，不同尺寸的水眼组合，能较好地改善井底流场及其压力分布的状况，并提高清岩能力，以便减少钻头对井底岩屑的重复破碎，从而提高钻头的破岩效率和机械钻速。
在进行实际的钻头水眼组合的选择时，应遵循以下原则：
（1）对于小直径钻头，比如215.9mm的钻头在较软的地层中钻进时，采用二大一小及直径比为1/2的水眼组合；在硬度中等的地层中钻进时，可以采用一大一小的双喷嘴，以及直径比为1/2的水眼组合。
（2）对于大直径钻头，比如311mm的钻头，可以采用一个中心的喷嘴，再加两个直径不相等的喷嘴组合。
（3）钻头水眼组合中尽量选择加长型的喷嘴、斜喷嘴及脉冲喷嘴等。
（4）在进行水眼组合的计算时，应该先求出水眼的总面积，再确定最小直径的水眼，之后配置最大直径的水眼，并且尽可能地拉大直径差，但是要保持总面积不变；另外，除了满眼的情况外，最小水眼的直径不能小于7mm，以免造成水眼堵塞。
3 关于优化钻井参数的探究
有效的优化钻井参数可提高钻井的工作效率，基本的钻井参数包括：固定参数即地层参数，以及可调控参数，包括钻进中的机械参数、水力参钻井液性能及流变参数等三大类参数。钻井水力参数是优化钻井参数的主要对象，在喷射钻井水力参数优化设计中，可通过对钻头的合理压降以及循环系统压力损失的分配关系，以确保其能在满足低反速要求、充分利用泵的水功率的条件下，最大可能地提高井底清洗效果，从而达到优质快速钻井的目的。
在实际的钻井作业中，为了对钻井参数进行优选，可以利用统计分析的方法，建立声波时差测井数据与岩石的可钻性的关系模型，以及基于岩石可钻性来表示的钻速模式，然后利用最优控制理论和参数的优选方法，并利用上返岩屑的分形特征表示的岩石可钻行级值，来建立以岩石可钻性的钻速模式为基础的钻井参数优选目标函数，以进行优化钻井参数的设计，预计钻井技术的经济指标，同时对提高钻井的机械钻速和降低钻井成本也具有很重要的指导作用。
4 结语
随着全球经济的发展，世界对能源的需求量也在日益增加，石油工业更是突飞猛进地发展，各石油企业只有通过不断地创新才能够跟上社会的发展脚步。提高钻具组合和钻头水眼组合及优化钻井参数，对提高钻井速度、减少钻井时间、优化钻井效率具有非常重要的作用，同时能够使企业在生产过程获得更大的经济效益，这也是促进企业发展的另一种形式。
参考文献
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[2] 马青松，等.钻井水力参数优化方法及应用现状[J].石油矿场机械，2010，（7）
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