地热革命正在发生，从组成美国气候联盟的24位州长到最近帮助我们到2050年实现“净零”的州和联邦法律。这场革命的一大问题是，如何钻出所有这些洞?

纽约州计划在未来5年内将200万户家庭转为地热。让我们估算一下，一个钻井平台每周可以钻三户人家，一年可以工作48周。纽约州需要2700多台钻机和钻探工才能完成其目标，而纽约州只是众多寻求增加地热产量以实现净零目标的州之一。显然，除了招聘更多的钻井人员和建造更多的钻机外，我们都必须更快、更有效地钻井，以满足这种需求。

突然，我听到梅尔·布鲁克斯(Mel Brooks)电影中我最喜欢的台词:“准备飞船，以荒唐的速度前进!”

为了提高钻井速度和效率，我们首先必须建立更快移动材料的能力。要想提高效率，首先要根据井眼规格确定地质密度和每杆材料的预期立方英尺。

其次，最大渗透率取决于泵或压缩机的容积和压力能力。标准参考泥浆流速为150英尺/分钟，空气流速为3500英尺/分钟。这种泵送动作必须有效地将岩屑向上移动，同时不造成井下地层的不稳定。致密地层比脆弱、多孔的地层能承受更大的压力。你需要在保持井眼稳定的同时快速钻进，以便能够将环安装到最终深度并完全注浆。

在了解泵送动作后，我们可以确定钻头和工具，以实现最大的钻进速度。稳定的直入速度需要合适的井底组件来保持井眼的直入和测量。适当的钻头重量和正确的喷射动作使切削动作和钻头寿命最大化。

最后，合适的钻井液方案可以最大限度地减少对多孔地层的影响，防止失稳和坍塌。

让我们来看看一个简单的井眼例子:在砂砾地层中，井眼直径6英寸，总深度400英尺。

是什么阻碍了你的生产?你是说"没事"吗?或者，“钻沙子和砾石很容易，布洛克，是时候吹气走人了。”如果没有计划如何处理每杆3.9立方英尺的岩屑(可能每3 - 5分钟产生一次岩屑)，正确的工具和流体无法帮助您成功。一个6英寸的钻头至少每英尺1.47加仑的切割，3.9立方英尺的杆和2.9立方码的材料整个示例孔。这一计算假设有一个6英寸深到400英尺的洞。然而，我们都知道井下“下钻即用”方法的破坏性有多大。一个高效、有准备的司钻至少需要2.9立方码的材料。我们如何管理固体直接影响钻速。

在我们的例子中，一根棒子大致可以制造出一手推车的固体。我们有两种处理固体的选择:物理或机械固体控制。在物理固相控制中，司钻助理将岩屑从钻盘中铲出。新利18体育全站登录在钻孔的时间内，他们可以移动大约20辆手推车的材料。在机械固相控制中，岩屑从泥浆盘转移到由振动筛和锥组成的机械装置中。如果使用得当，这两种方法都可以成功。然而，机械单位不需要休息(或抱怨在一个班次移动60或更多的独轮手推车的材料)。

在固体处理中，我发现作业者常常忽略了为了提高产量，必须循环更大体积的钻井液。问题开始于认为钻井速度更快需要更多的泵输出。更快的钻井需要正确的泵的输出控制中断。为了在6英寸的井眼中保持150英尺/分钟的井底速度，泥浆泵的产量仅为122加仑/分钟。考虑流体在井下循环的速度。一个标准的250加仑泥浆盘在到达200英尺之前，由于通过泵、顶封头剪切点和钻头射流循环的固体数量较多，固体含量达到30%或更高。即使是最好的助理司钻也无法超越物理学。因此，钻井液的基本原理要求循环体积是井眼体积的2.5倍。在我们的例子钻孔中，我们需要大约1470加仑(每英尺1.47加仑，400英尺乘以2.5)。如果你的泥浆锅有大约8个手推车的体积，你要多久才能开始循环固体?循环体积是井眼体积的2.5倍，可以在钻井液过载之前清除固体。

所以我们不会责怪我们的助手铲得不够快，同样的情况也会发生在糟糕的机械固体控制程序上。例如，我们有一个500加仑的体积系统，在钻机后面有一个100加仑的坑。我们的例子钻孔的体积是588加仑。钻井过程需要钻孔量，机械装置需要工作体积来清除固体。如果钻机每分钟泵出250加仑，则固体控制单元必须至少有250加仑/分钟的再循环能力。在这种情况下，固控装置只需循环容积约为井眼容积的1.5倍。在我们的例子中，使用机械固体控制的井眼只需要大约882加仑的循环容积(每英尺1.47加仑/ 400英尺乘以1.5)。

加快钻井速度的最后一步是什么?了解每钻一个井眼会产生多少废物。在我们的示例井眼中，初始体积为2.9立方码，再加上1.5 - 2.5倍的额外体积。我们每天钻3到4个孔就能轻易产生5到7立方码的废物。这将装载两辆倾卸卡车或真空卡车的废物。

钻井产生的废物需要妥善处理。制定钻井液阶段管理计划，允许回收一部分作为低固相钻井液用于下一个井。处理剩下的废物时，要形成干燥的固体，以便在自卸卡车上处理。承担一个大型钻井项目会让你成为特殊废物的共同制造者。当这些特殊废物受到井下未知因素的污染时，就可能成为危险废物，随之而来的是各种责任。然而，通过正确的理解和执行，我们可以减少产生的浪费，并重复利用产生的钻井液和水。

下个月，我会从头到尾列出一个有效的计划，尽量减少废物的处理。