根據(jù)破巖方式的不同,常用的鉆井方法有沖擊鉆井法、旋轉(zhuǎn)鉆井法和旋沖鉆井法3種。
沖擊鉆井法
又稱頓鉆鉆井法,利用頓鉆鉆機(見石油鉆機)使鉆桿和鉆繩產(chǎn)生上下往復(fù)動作,從而帶動頓鉆鉆具在井內(nèi)作上下往復(fù)動作,使頓鉆鉆頭對井底進(jìn)行沖擊,破碎巖石,破碎后的巖石用撈筒撈到地面,然后再繼續(xù)沖擊鉆進(jìn),如此往復(fù),逐漸形成井眼。頓鉆鉆井法鉆井具有鉆井成本低、設(shè)備簡單等優(yōu)點,但由于工藝相對落后、鉆速慢、不能用于鉆較深的井和高壓油氣井等,現(xiàn)場已很少采用。
旋轉(zhuǎn)鉆井法
通過地面動力設(shè)備(轉(zhuǎn)盤、頂部驅(qū)動鉆井裝置或動力水)或井下動力鉆具使連接在鉆柱底部的鉆頭連續(xù)旋轉(zhuǎn),同時利用接在鉆頭上部的一段鉆柱(鉆鋌)的重力向鉆頭連續(xù)不斷施加鉆壓,將巖石切削或碾壓成碎屑,巖石碎屑由鉆井流體不斷地將其帶到地面,并從鉆井流體中分離出來。這種鉆井方法較之沖擊鉆井法可大幅度提高鉆井效率及適應(yīng)各種復(fù)雜的井下地層情況,已替代沖擊鉆井法成為世界各地普遍使用的鉆井方法。
在旋轉(zhuǎn)鉆井工藝技術(shù)研究過程中,形成了以下7項應(yīng)用基礎(chǔ)理論組成的學(xué)科:鉆井巖石破碎力學(xué)、鉆井巖石工程力學(xué)、鉆井管柱力學(xué)、鉆井流體化學(xué)、鉆井流體力學(xué)、井下控制工程學(xué)和鉆井技術(shù)經(jīng)濟學(xué)。這些工藝技術(shù)的發(fā)展大大提高了鉆井效率。
旋沖鉆井法
在旋轉(zhuǎn)鉆井的基礎(chǔ)上,再加上一個沖擊器,使鉆頭在沖擊動載和旋轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用下破碎巖石的一種鉆井方法。從實際使用結(jié)果看,這種鉆井方法適用于鉆硬巖石及深部地層,在淺部及泥頁巖中較旋轉(zhuǎn)鉆井方法效果不明顯,是對旋轉(zhuǎn)鉆井方法的一種補充。