提高鉆速問題
盡管井有各種各樣的類型，但所有的井在鉆進(jìn)過程中都將遇到相同的技術(shù)問題，我們稱之為基本技術(shù)問題。概括起來有五個(gè)方面。提高鉆速的本質(zhì)，是高效破巖，快速形成井眼。鉆速提高，就意味著鉆井周期縮短，鉆井成本跟著下降。所以，如何不斷地提高鉆速，這是鉆井技術(shù)發(fā)展的永恒主題之一。
高效破巖的首要條件是要有與地層巖石相匹配的高效鉆頭。其次，要給鉆頭供給足夠的用于破巖的能量，以及合理的鉆進(jìn)參數(shù)。
第三，要有高效的清洗井底和攜帶巖屑技術(shù)，及時(shí)地把鉆碎的巖屑沖離井底并運(yùn)送到地面上來。從鉆井技術(shù)誕生以來，人們就是沿著這個(gè)思路，不斷地進(jìn)行研究和革新，使鉆速不斷提高。井壁穩(wěn)定問題井壁上的巖石，在井眼鉆出之前是在周圍巖石的高壓作用下，處在靜力平衡狀態(tài)。在井眼鉆出之后，井壁巖石的一側(cè)失去了原來巖石的壓力支撐，另一側(cè)貝}J仍保持著原來的壓力。于是，井壁巖石處在不穩(wěn)定狀態(tài)。井壁巖石不穩(wěn)定的首要因素是地層巖石的特性。脆性的或膠結(jié)不好的巖石，將發(fā)生掉塊坍塌，使井眼擴(kuò)大，形成“大肚子”。
塑性地層在地層壓力作用下，將向井眼內(nèi)流動(dòng)，使井眼縮小，形成“細(xì)脖子”。導(dǎo)致井壁不穩(wěn)定的第二個(gè)因素，是鉆柱和鉆頭在井眼內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。鉆柱的旋轉(zhuǎn)，將對井壁產(chǎn)生劇烈的碰撞和切向摩擦;起下鉆和劃眼過程中鉆頭和鉆柱的軸向運(yùn)動(dòng)，將對井壁巖石產(chǎn)生軸向摩擦和刮擦。
第三個(gè)因素是鉆井液中的水與井壁巖石相互作用，會使一些井壁巖石(例如泥頁巖)水化膨脹，或者造成井眼縮小，或者因水化而強(qiáng)度降低，導(dǎo)致井壁坍塌。塑性地層產(chǎn)生縮徑，造成井壁不穩(wěn)定。此外，地層被鉆開后，鉆井液的濾液進(jìn)入地層，引起地層孔隙壓力增高，巖石強(qiáng)度降低，加劇了井壁不穩(wěn)定性，另一方面一些地層遇鉆井液發(fā)生水化膨脹(如泥頁巖)、蠕變(如鹽膏層等，從而導(dǎo)致縮徑等問題。所以，鉆井液使用不當(dāng)，將會大大加劇井壁的不穩(wěn)定。我們知道，巖石是具有一定強(qiáng)度的。所以當(dāng)井眼剛鉆開后，井壁巖石處在不穩(wěn)定狀態(tài)，但不會馬上垮塌或縮徑，而是處在暫時(shí)穩(wěn)定的狀態(tài)。巖石強(qiáng)度不同，維持這個(gè)暫時(shí)穩(wěn)定的時(shí)間長短是不同的，甚至差別是很大的。
這個(gè)暫時(shí)穩(wěn)定的狀態(tài)，就給鉆井工作者提供了解決井壁不穩(wěn)定問題的時(shí)間。鉆井工作者的任務(wù)，首先就是要在鉆進(jìn)過程中，想方設(shè)法延長這個(gè)暫時(shí)穩(wěn)定的狀態(tài)，確保鉆完預(yù)定的井眼長度。完成這個(gè)任務(wù)，主要靠鉆井液。
鉆井液具有一定的密度，因而具有一定的液體壓力，可以對井壁巖石提供一定的支撐力。能夠維持井壁巖石不發(fā)生坍塌的鉆井液壓力，稱為坍塌壓力。顯然，巖石不同，坍塌壓力也是不同的。保持井壁巖石的暫時(shí)穩(wěn)定，不僅需要有合適的鉆井液密度提供足夠的坍塌壓力，而且還要針對井壁巖石的特性，配制恰當(dāng)?shù)你@井液成分和性能，盡可能減小對井壁巖石的水化作用。
顯然，鉆井液是對付井壁不穩(wěn)定問題的一大法寶。但是這個(gè)法寶不是萬能的。地層巖石是多樣的、極其復(fù)雜的，一種鉆井液不可能同時(shí)應(yīng)付多種不同特性的巖石。在這種情況下，就需要使用第二個(gè)法寶—下套管固井。在井眼內(nèi)下入鋼管，并在鋼管和井壁之間的環(huán)形空間注入水泥漿，使鋼管與地層形成一個(gè)整體，人為地建立一個(gè)鋼管井壁。