今年夏天，我花了很多时间在现场与钻井人员一起工作，涉及水井、地热、建筑和阴极工程。无论地理位置如何，我在进行项目时总是牢记这样一个目标:在对环境影响最小的情况下，安全地利用现场的工具和设备钻出高效的井眼。作为一名钻井培训师，我明白完成作业最有效的理想设备和工具可能并不存在。同样重要的是要理解钻孔有多种方法，现场的设备和工具是最好的，因为它们现在就可以得到。关键是调整你和客户对完井所需时间的预期。无论现场使用何种技术、工具或设备，其基本原理都是一样的:通过制造可以轻松从井眼中移除的钻头来钻出地层。为了遵循这一原理，我们必须了解钻头的切削作用、钻头对地质构造的反应以及钻头如何从井中取出。

世界上设计最好的钻机和钻头一样好。当霍华德休斯推出三锥体钻头时，钻井技术发生了革命性的变化。在专利到期之前，这项创新拥有100%的市场主导地位。下一个显著的改进是碳化钨刀片，它提高了钻头的切削动作和寿命。现在，该行业已经发展到金刚石尖端、其他硬化特性和混合钻头类型，可以在任何地方钻洞。

如今，每家优秀的钻井公司工具箱中都有多种钻头。这些钻头包括牙轮类型的钻头，如磨齿三锥体、扣齿三锥体或固定切削齿类型的钻头，如阻力钻头和聚晶金刚石致密(PDC)钻头。拖曳钻头和磨齿适用于软地层。纽扣式三锥和pdc更适用于坚硬地层。混合钻头，如PDC/阻力组合钻头，可钻软、中、硬地层。我们的目标是选择一个钻头，既能产生1英寸的切割尺寸，又能保持稳定的渗透率。

如果钻头产生的切削齿大于1英寸，我们必须放慢钻速并增加旋转。当渗透率下降时，我们的第一反应是增加下行压力。然而，首先，我们必须考虑为什么钻井速度变慢了，以及增加下压会产生哪些新的井下问题。更大的压力可以帮助穿过坚硬的层。然而，如果硬层超过几英尺，钻头就会开始升温，并以制造商不希望的方式磨损。此外，向下压力的增加会导致钻杆弯曲，从而导致钻头跳动。通过使用钻铤和合适的稳定器，可以显著提高钻头寿命，防止抽油杆弯曲。向钻头制造商咨询钻头磨损情况。钻头制造商想知道钻头在压力下是如何磨损或恶化的。这有助于他们未来的产品改进。

接下来，我们需要考虑地层对钻头切削动作和钻井液产生的反应。我在Baroid IDP的导师将这些固体分为大固体和小固体。小固体或活性固体包括粘土、页岩和粉砂。这些固体与水发生反应，要么分解，要么变得粘稠。反应性固体需要大力切割和混合，才能产生能够快速向上移动的固体。大固体或非活性固体，包括砂粒、砾石和岩石。由于多孔性，它们对水没有反应。由于砂和砾石的多孔性质，必须考虑适当的井下调整，如钻速和流体产量，以防止对其的孔侵蚀。这些改造可以通过对特定地层使用合适的流体来实现。空气将岩屑送入井眼的速度是泥浆的10倍，但如果地层脆弱，空气造成的伤害是泥浆的10倍。

在选择合适的冲洗介质时，必须考虑地层孔隙度和入水深度。井下泥浆的目标速度为60 ~ 150英尺/分钟，而空气速度为1500英尺/分钟甚至更高。当岩屑较重时，钻井液可以在空气和泥浆中帮助将岩屑带到地面。通过注入空气，注入水或泡沫将增加空气的承载能力，帮助提升较重的岩屑。在泥浆中，膨润土或聚合物载体剂增加的凝胶强度有助于将固体移动到地面。

当钻屑产生时，井眼清洗从井底开始，流体将钻屑喷出，经过钻头，进入井眼。接下来，流体的速度将岩屑带到地面。岩屑移动到地面的速度越慢，岩屑变质成更小碎片的时间就越长。合适的井眼上速度将决定井眼能否顺利完井。了解你的空压机和泥浆泵的最大输出是很重要的。接下来，钻头直径结合内外工具直径将决定清洁井眼所需的上井速度。井越深，岩屑到达地面所需的时间就越长。使用8英寸钻头和3.5英寸钻杆时，300加仑/分钟的泥浆泵向上速度为142英尺/分钟，而使用12英寸钻头和同样3.5英寸钻杆时，向上速度为55英尺/分钟。8英寸钻头有足够的井下速度，但12英寸钻头的井下速度低于我们要求的60 - 150英尺/分钟。尽管55英尺/分钟接近我们的最低井下速度，但我们忘记考虑的因素是流体粘度和密度。 Yes, before we start creating drill solids our pump is close to optimal output, but the deeper we drill, the reactivity of the solids will decrease our pump’s efficacy.

优秀的司钻了解现场钻机和工具的生产效率和局限性。我建议使用秒表，以更好地了解您的设备性能。计算岩屑从钻头移动到地面所需的时间。一旦你有一个好的基线，你可以相应地调整旋转和渗透速度。在理想的情况下，我们有适合地质条件的钻头，并与最佳的井下速度相匹配。当这种情况发生时，钻任何井眼都很容易。但当没有理想的设备时，我们必须做好准备，调整钻眼所需时间的预期。归根结底，你能在一个项目上投入多少时间?