路宗羽，徐生江，蔣振新，田 龍，鐘尹明

中國(guó)石油新疆油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆 克拉瑪依834002

引言

2019-01-06，準(zhǔn)噶爾南緣的高探1 井于白堊系清水河組測(cè)試獲高產(chǎn)油氣流，日產(chǎn)原油1 213 m3、天然氣3.217×105m3，創(chuàng)整個(gè)盆地單井日產(chǎn)量最高紀(jì)錄。準(zhǔn)噶爾盆地南緣深部地層勘探取得的重大發(fā)現(xiàn)，證實(shí)了準(zhǔn)噶爾盆地南緣前陸存在大型油氣富集區(qū)，勘探潛力巨大。準(zhǔn)噶爾盆地南緣深部地層勘探共鉆5 口井，整體呈現(xiàn)埋藏深（平均深度6 518 m）、復(fù)雜情況多（平均復(fù)雜時(shí)率15%）、安全鉆井難度大、鉆井周期長(zhǎng)（單井平均鉆井工期335 d）等特點(diǎn)。南緣探井深部井段井眼?。é?90.5 mm），巖石抗壓強(qiáng)度高（130 MPa 以上）、可鉆性差，高密度鉆井液壓持效應(yīng)強(qiáng)，完鉆井平均機(jī)械鉆速在2 m/h 以下。HT1井φ190.5 mm 井眼在使用扭沖的情況下，機(jī)械鉆速僅為0.4～0.6 m/h，提高機(jī)械鉆速是南緣深部地層鉆井的迫切需求和巨大挑戰(zhàn)。

1964 年，Teale 最早提出機(jī)械比能（Mechanical Specific Energy,MSE）概念[1]，其物理意義是鉆頭在一定鉆壓和扭矩作用下破碎單位體積巖石所作的功，可以用來(lái)判斷鉆井參數(shù)設(shè)置是否合適，描述鉆頭工作效率?；跈C(jī)械比能，國(guó)內(nèi)外研究人員在破巖效率評(píng)價(jià)、鉆井參數(shù)優(yōu)化、判斷鉆頭磨損及鉆井事故監(jiān)測(cè)等方面開(kāi)展了大量的研究工作。

國(guó)外方面，Pressier 等利用機(jī)械比能分析了鉆井過(guò)程中的鉆頭鈍化問(wèn)題[2]，通過(guò)引入滑動(dòng)摩擦系數(shù)，結(jié)合機(jī)械比能趨勢(shì)線對(duì)鉆頭磨損情況進(jìn)行了分析。Waughman 等提出了一種利用不同地層伽馬值來(lái)估計(jì)特定巖性剖面機(jī)械比能的方法，能較好地反映鉆頭的性能[3]。Armenta 在Teale 機(jī)械比能公式的基礎(chǔ)上考慮了水力參數(shù)的作用[4]，利用實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)提出了一種識(shí)別鉆頭效率的新方法。Rafatian 等研究了機(jī)械比能在鉆進(jìn)高壓低滲巖石中的變化趨勢(shì)，提出了鉆屑和巖石相互作用理論[5]，有助于選擇鉆井方式和降低鉆井成本。Mohan 等在原有機(jī)械比能模型的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了水力機(jī)械比能模型[6]，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，證明該模型能夠識(shí)別導(dǎo)致鉆頭效率降低的條件。Rashidi 等提出可以利用機(jī)械比能模型調(diào)節(jié)鉆井參數(shù)[7]，在不影響鉆頭設(shè)計(jì)和鉆頭磨損的情況下實(shí)時(shí)達(dá)到局部最優(yōu)的鉆速。Alali 等研究了鉆柱和鉆具摩擦損失對(duì)機(jī)械比能的影響[8]，提出了通過(guò)減少機(jī)械摩阻優(yōu)化鉆井參數(shù)，從而延長(zhǎng)鉆頭壽命的方法。Pinto 等通過(guò)機(jī)械比能模型對(duì)現(xiàn)有鉆柱力學(xué)分析方法進(jìn)行了優(yōu)化[9]，為鹽膏層鉆井參數(shù)的優(yōu)選提出了建議。Islam 等根據(jù)機(jī)械比能模型評(píng)價(jià)了在花崗巖和地?zé)醿?chǔ)層鉆井過(guò)程中所遇的鉆井問(wèn)題[10]。Alsubaih 等利用機(jī)械比能和統(tǒng)計(jì)方法對(duì)伊拉克南部Mishrifi油田鉆井過(guò)程進(jìn)行了分析[11]，驗(yàn)證了不同機(jī)械比能下機(jī)械鉆速、產(chǎn)能等重要數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，為機(jī)械比模型的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用提供了經(jīng)驗(yàn)。

國(guó)內(nèi)方面，樊洪海等通過(guò)選取合理的機(jī)械比能模型，提出一種定量計(jì)算與定性分析相結(jié)合的鉆頭磨損監(jiān)測(cè)新方法[12]。劉文龍和張宏認(rèn)為，機(jī)械比能和灰色關(guān)聯(lián)理論在鉆頭泥包、鈍化、鉆柱振動(dòng)失效等事故的實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)測(cè)控制方面具有巨大的應(yīng)用潛力[13]。孟英峰等在原有機(jī)械比能理論的基礎(chǔ)上，建立了新的破巖比能效率評(píng)價(jià)體系[14]，用于在鉆前預(yù)測(cè)鉆速、鉆進(jìn)中隨鉆診斷及優(yōu)化參數(shù)、鉆后優(yōu)選鉆頭。王勝等總結(jié)了機(jī)械比能數(shù)據(jù)對(duì)錄井分析的作用[15]。陳迪等通過(guò)對(duì)機(jī)械比能的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，綜合判定鉆頭磨損程度、鉆井參數(shù)選用的合理性[16]。崔猛等基于機(jī)械比能模型優(yōu)化了鉆井參數(shù)，得出了鉆進(jìn)參數(shù)和機(jī)械鉆速之間的關(guān)系[17]。陳緒躍等綜述了機(jī)械比能理論的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)現(xiàn)有的機(jī)械比能模型進(jìn)行了分類和評(píng)價(jià)，分析了不同模型的優(yōu)缺點(diǎn)及其各自的適用條件[18]。孫連忠等提出了基于機(jī)械比能模型的泥巖地層PDC 鉆頭鉆井參數(shù)優(yōu)化方法，用于選擇鉆井方式和預(yù)測(cè)鉆頭泥包[19]。陳曉華引入螺桿容積效率和機(jī)械效率，建立了新的比能模型，根據(jù)實(shí)時(shí)機(jī)械比能數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整鉆井參數(shù)，以確保鉆頭破巖效率達(dá)到最大值[20]。肖偉結(jié)合鉆井工程實(shí)際情況改進(jìn)了牙輪鉆頭扭矩公式，提出從能量角度監(jiān)測(cè)鉆進(jìn)過(guò)程中機(jī)械比能的變化情況，判別井下異常情況[21]。蘇超等基于機(jī)械比能，通過(guò)對(duì)直井、斜井的鉆壓及扭矩進(jìn)行修正，建立了功交匯模型[22]，增強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)物理性質(zhì)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

從國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究可以看出，選用合理的機(jī)械比能模型能夠評(píng)價(jià)鉆頭工作效率、確定限制鉆速的因素，為優(yōu)選鉆井方式和調(diào)整鉆井參數(shù)提供參考。

本文針對(duì)南緣深部地層復(fù)雜條件，建立了井口載荷（大鉤載荷和井口扭矩）與鉆頭載荷（鉆壓和鉆頭扭矩）之間的關(guān)系，分析螺桿鉆具輸出特性，推導(dǎo)復(fù)合鉆井機(jī)械比能模型。以HT1 井五開(kāi)φ190.5 mm井段實(shí)鉆數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算不同地層的機(jī)械比能，利用機(jī)械比能分析和探索南緣深部地層機(jī)械鉆速偏低的原因，研究鉆井過(guò)程中機(jī)械比能曲線的變化規(guī)律，分析南緣深部地層鉆井參數(shù)組合與鉆井效率之間的關(guān)系，針對(duì)不同地質(zhì)層系推薦相應(yīng)的鉆井方式和鉆井參數(shù)。

1 深部地層復(fù)合鉆井機(jī)械比能模型

1.1 傳統(tǒng)機(jī)械比能模型

Teale 機(jī)械比能模型為[1]

Teale 通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明，在不考慮井底圍壓等因素的影響時(shí)，機(jī)械比能約等于巖石的抗壓強(qiáng)度。但是在實(shí)際的鉆進(jìn)過(guò)程中，由于鉆柱振動(dòng)、沿程摩阻、圍壓及壓持效應(yīng)等不利因素的影響，鉆頭破巖效率低，能量利用率一般只有30%～40%，導(dǎo)致巖石強(qiáng)度僅占實(shí)際比能的1/3 左右。因此，為了使得到的機(jī)械比能更加接近現(xiàn)場(chǎng)條件下巖石的真實(shí)強(qiáng)度，提高計(jì)算精度，需要在原有Teale 模型上加入一個(gè)系數(shù)，修正后的機(jī)械比能模型為[2]

鉆壓、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和機(jī)械鉆速等參數(shù)可以通過(guò)錄井?dāng)?shù)據(jù)得到，但井口測(cè)得的扭矩和井下鉆頭的真實(shí)扭矩相去甚遠(yuǎn)。

為了較為準(zhǔn)確地求解鉆頭真實(shí)扭矩，通過(guò)引入滑動(dòng)摩擦系數(shù)，將鉆頭作必要的簡(jiǎn)化處理，得到計(jì)算井下鉆頭真實(shí)扭矩公式[12]

機(jī)械比能基線為實(shí)際鉆井過(guò)程中破巖效率達(dá)到理論最大值時(shí)的曲線，是描述機(jī)械比能隨深度、鉆時(shí)變化的基準(zhǔn)線。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明，巖石抗壓強(qiáng)度在很大程度上決定了鉆頭破巖所需要的機(jī)械能量，機(jī)械比能與巖石圍壓下的抗壓強(qiáng)度很接近。從地質(zhì)意義上分析，比能基線就是某一地區(qū)自上而下的地層巖石抗壓強(qiáng)度整體變化情況的趨勢(shì)線?？梢赃x取井底圍壓下巖石抗壓強(qiáng)度作為參照值，對(duì)比分析實(shí)際鉆井過(guò)程中機(jī)械比能和比能基線的大小，從而確定鉆頭的破巖效率。在鉆井參數(shù)相同的條件下，機(jī)械比能曲線的變化可反映地層物性的變化趨勢(shì)。井底圍壓下的巖石抗壓強(qiáng)度S可表示為[17]

1.2 螺桿鉆具輸出特性分析

由式（4）可以看出，鉆井過(guò)程的機(jī)械比能與轉(zhuǎn)速和扭矩密切相關(guān)，當(dāng)采用井下螺桿鉆具進(jìn)行復(fù)合鉆井時(shí)，準(zhǔn)確計(jì)算機(jī)械比能需要確定井底鉆具組合的實(shí)際轉(zhuǎn)速和扭矩。螺桿鉆具由轉(zhuǎn)子和定子兩個(gè)基本元件組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：（1）理論輸出轉(zhuǎn)速只與通過(guò)螺桿的鉆井液排量有關(guān)；（2）理論輸出扭矩與螺桿進(jìn)出口壓差成正比。

螺桿鉆具的主要性能參數(shù)是轉(zhuǎn)速和扭矩，螺桿的理論轉(zhuǎn)速為

在螺桿鉆具輸出特性的影響因素中，q是一個(gè)非常重要的參數(shù)。以螺桿內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特征為基礎(chǔ)，推導(dǎo)螺桿每轉(zhuǎn)排量為

將式（11）代入式（10），得到螺桿鉆具理論輸出扭矩

1.3 螺桿鉆具復(fù)合鉆井機(jī)械比能模型

復(fù)合鉆井指的是在地面轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)的基礎(chǔ)上加入井下動(dòng)力鉆具，將鉆井液水力能量轉(zhuǎn)換為井下動(dòng)力鉆具的機(jī)械能，從而增大鉆頭轉(zhuǎn)速和扭矩，提高破巖效率。在復(fù)合鉆進(jìn)過(guò)程中，地面動(dòng)力和井下動(dòng)力（多為螺桿鉆具）共同驅(qū)動(dòng)鉆頭破巖。

鉆頭的理論總轉(zhuǎn)速為地面和地下轉(zhuǎn)速之和[20]

1.4 機(jī)械比能模型優(yōu)選鉆井參數(shù)

將實(shí)際鉆井過(guò)程中的機(jī)械比能曲線與比能基線進(jìn)行對(duì)比，比能曲線偏離基線的程度反映了破巖效率的高低。如果某一井段機(jī)械比能遠(yuǎn)大于比能基線，說(shuō)明該段破巖效率低，需要及時(shí)判斷井下工具工作狀況，調(diào)整鉆井參數(shù)，改善鉆頭工作狀態(tài)，提高破巖效率。

根據(jù)機(jī)械比能模型和比能基線，實(shí)時(shí)調(diào)整鉆井參數(shù)的措施如下：（1）機(jī)械比能曲線偏離比能基線程度較大時(shí)，先改變鉆壓，再改變轉(zhuǎn)速，變化幅度控制在10%以內(nèi)。（2）改變鉆壓時(shí)，先略微降低鉆壓，鉆頭鉆進(jìn)一段時(shí)間后，如果機(jī)械比能曲線仍然偏離比能基線，則增加鉆壓，再觀察機(jī)械比能變化。（3）當(dāng)改變鉆壓不能明顯提高機(jī)械鉆速時(shí)，將鉆壓恢復(fù)到初始值，嘗試按照先降后升方法改變轉(zhuǎn)速，觀察機(jī)械比能變化。（4）在水力能量滿足井底清潔的條件下，如果改變鉆壓、轉(zhuǎn)速不能提高鉆速，機(jī)械比能仍然增加，則可能鉆頭磨損嚴(yán)重、發(fā)生泥包或鉆頭與地層不適應(yīng)，考慮起鉆更換鉆頭。

除用于實(shí)時(shí)調(diào)整鉆井參數(shù)以外，在鉆井作業(yè)完成后也可通過(guò)分析機(jī)械比能曲線變化，判斷不同地層井段鉆井參數(shù)組合設(shè)置是否合理、鉆井方式選擇是否恰當(dāng)，為同區(qū)塊后續(xù)鉆井工程設(shè)計(jì)提供參考。

2 南緣深部地層機(jī)械比能分析

2.1 HT1 井φ190.5 mm 井眼地質(zhì)層系

HT1 井采用五開(kāi)井身結(jié)構(gòu)，四開(kāi)井段鉆至白堊系連木沁組（K1l）起深約5 700 m，五開(kāi)分別鉆遇勝金口組K1s、呼圖壁河組K1h、清水河組K1q、喀拉扎組J3k，至7 601 m 完鉆。五開(kāi)使用的鉆具組合包括：光鉆鋌組合、彎外殼螺桿鉆具組合、直螺桿復(fù)合鉆井組合、彎外殼螺桿鐘擺鉆具組合、帶扭沖鉆具組合等。根據(jù)實(shí)鉆資料，HT1 井φ190.5 mm 井眼鉆遇的地層及深度見(jiàn)表1。

表1 HT1 井φ190.5 mm 井眼鉆遇地層情況Tab.1 The encountered formations during drilling the φ190.5 mm wellbore of Well HT1

根據(jù)測(cè)井資料，HT1 井深部地層具有3 組典型抗鉆特征：（1）6 000 m 以上白堊系連木沁組/金口組均質(zhì)性較好，抗壓強(qiáng)度分布在130～150 MPa，可鉆性級(jí)值在7.0～8.0 級(jí)。（2）以白堊系呼圖壁河組為主，均質(zhì)性較差，可鉆性級(jí)值在4.5～8.5 級(jí)間波動(dòng)。（3）以白堊系清水河及侏羅系喀拉扎組為主，抗壓強(qiáng)度由135 MPa 逐漸升高至200 MPa，可鉆性級(jí)值由7.0 級(jí)逐漸升高至10.0 級(jí)。

南緣下組合地層以泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖為主，巖性較為致密，塑性強(qiáng)，給鉆頭切削侵入造成了困難。

2.2 HT1 井φ190.5 mm 井眼機(jī)械比能分析

（1）連木沁組

HT1 井5 700～5 975 m 為白堊系連木沁組，鉆進(jìn)過(guò)程的鉆速、鉆壓、轉(zhuǎn)速及機(jī)械比能的關(guān)系如圖1所示。5 700～5 789 m 段采用低轉(zhuǎn)速高鉆壓配合，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在70 r/min，鉆壓為53.00～103.00 kN，平均鉆壓75.57 kN，平均鉆速1.84 m/h，機(jī)械比能曲線平穩(wěn)且非常接近比能基線，鉆頭工作效率很高。5 789～5 975 m 段增加了轉(zhuǎn)速而減小了鉆壓，平均轉(zhuǎn)速為139.11 r/min，平均鉆壓30.65 kN，平均機(jī)械鉆速1.14 m/h，相比上一段下降了38%。在高轉(zhuǎn)速情況下兩次嘗試增加鉆壓（5 885～5 894 m、5 932～5 941 m）并沒(méi)有使鉆速上升，反而使鉆速降低而機(jī)械比能陡增，說(shuō)明高轉(zhuǎn)速高鉆壓并不適合連木沁組。因此，連木沁組鉆進(jìn)應(yīng)采用低轉(zhuǎn)速高鉆壓配合，推薦連木沁組轉(zhuǎn)速為70～90 r/min，鉆壓70.00～80.00 kN。

圖1 連木沁組（5 700～5 975 m）鉆井參數(shù)與機(jī)械比能變化趨勢(shì)Fig.1 Drilling parameters and MSE in Lianmuqin Formation（5 700～5 975 m）

（2）勝金口組

HT1 井5 975～6 253 m 井段為勝金口組，鉆進(jìn)過(guò)程的鉆速、鉆壓、轉(zhuǎn)速及機(jī)械比能的關(guān)系如圖2 所示。勝金口組采用螺桿鉆具復(fù)合鉆井，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在140 r/min，鉆壓穩(wěn)定在20.00 kN 左右，鉆速和機(jī)械比能曲線變化并不顯著，機(jī)械比能曲線距離比能基線較近，鉆頭工作效率較高。6 000～6 050 m 段機(jī)械比能曲線偏離比能基線較多，可能發(fā)生鉆頭泥包。因此，勝金口組鉆進(jìn)應(yīng)采用復(fù)合鉆井，并適當(dāng)提高鉆壓，推薦轉(zhuǎn)速為140 r/min，鉆壓40.00～60.00 kN。

圖2 勝金口組（5 975～6 253 m）鉆井參數(shù)與機(jī)械比能變化趨勢(shì)Fig.2 Drilling parameters and MSE in Shengjinkou Formation（5 975～6 253 m）

（3）呼圖壁河組

6 253～7 203 m 段為呼圖壁河組，鉆進(jìn)過(guò)程的鉆速、鉆壓、轉(zhuǎn)速及機(jī)械比能關(guān)系如圖3 所示。全段采用螺桿鉆具復(fù)合鉆井，鉆壓和轉(zhuǎn)速分別穩(wěn)定在20.00 kN 和140 r/min 左右，機(jī)械比能離比能基線較近，總體上，呼圖壁河組也取得了高的機(jī)械鉆速。但機(jī)械比能仍有小范圍波動(dòng)，說(shuō)明當(dāng)前的鉆壓與轉(zhuǎn)速不是最優(yōu)值，鉆頭工作效率仍有提升空間，另一種可能是鉆頭與地層匹配度不高。實(shí)鉆使用的鉆壓較低，應(yīng)適當(dāng)增加鉆壓。在后續(xù)鉆井中，應(yīng)采用較高轉(zhuǎn)速，較高鉆壓，同時(shí)考慮扭沖和旋沖提速。推薦鉆頭轉(zhuǎn)速為140～160 r/min，鉆壓40.00～60.00 kN。

圖3 呼圖壁河組（6 253～7 203 m）鉆井參數(shù)與機(jī)械比能變化趨勢(shì)Fig.3 Drilling parameters and MSE in Hutubihe Formation（6 253 m～7 203 m）

（4）清水河組

HT1 井7 203～7 368 m 為清水河組，鉆進(jìn)過(guò)程的鉆速、鉆壓、轉(zhuǎn)速及機(jī)械比能關(guān)系如圖4 所示。全段內(nèi)機(jī)械鉆速較低而機(jī)械比能非常高，機(jī)械比能曲線波動(dòng)較大，當(dāng)改變鉆壓和轉(zhuǎn)速時(shí)未見(jiàn)鉆速發(fā)生顯著變化。機(jī)械比能曲線和比能基線偏離程度較大，且實(shí)鉆過(guò)程中鉆壓在15.00～25.00 kN，相對(duì)于清水河組抗壓強(qiáng)度而言，鉆壓明顯偏低，即使在使用扭沖提速工具的情況下，提速效果并不理想。清水河組在高轉(zhuǎn)速情況下，取得了較高的機(jī)械鉆速，適合于復(fù)合鉆井。實(shí)鉆數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)有的鉆井方式、鉆頭類型及鉆井參數(shù)與地層之間的匹配不理想。清水河組鉆進(jìn)可以考慮嘗試高鉆壓、高轉(zhuǎn)速的鉆井參數(shù)組合，推薦140～160 r/min，鉆壓40.00～60.00 kN。

圖4 清水河組（7 203～7 368 m）鉆井參數(shù)與機(jī)械比能變化趨勢(shì)Fig.4 Drilling parameters and MSE in Qingshuihe Formation（7 203 m～7 368 m）

（5）喀拉扎組

HT1 井7 368～7 601 m 為喀拉扎組，鉆進(jìn)過(guò)程的鉆速、鉆壓、轉(zhuǎn)速及機(jī)械比能關(guān)系見(jiàn)圖5，其中，7 408 m 以上使用扭沖，以下為光鉆鋌。整體來(lái)看機(jī)械比能曲線離比能基線較遠(yuǎn)，鉆頭效率不高，鉆壓與轉(zhuǎn)速對(duì)鉆速的影響比較復(fù)雜。這一井段轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在40～60 r/min 以內(nèi)，變化不大；鉆壓在50.00～100.00 kN，平均在75.00 kN 左右，在轉(zhuǎn)速大于50 r/min 時(shí)鉆壓增大有利于提高機(jī)械鉆速（7 410～7 430 m），而在轉(zhuǎn)速小于50 r/min 時(shí)改變鉆壓并沒(méi)有導(dǎo)致機(jī)械鉆速的變化（7 540～7 560 m）?；谀壳暗膶?shí)鉆數(shù)據(jù)，無(wú)法推薦喀拉扎組的鉆壓與轉(zhuǎn)速，喀拉扎組應(yīng)該探索新型破巖方式和新型鉆頭類型。

圖5 喀拉扎組（7 368～7 601 m）鉆井參數(shù)與機(jī)械比能變化趨勢(shì)Fig.5 Drilling parameters and MSE in Kalazha Formation（7 368～7 601 m）

根據(jù)HT1 井深部地層機(jī)械比能分析結(jié)果，對(duì)南緣深部地層不同層系推薦如下鉆井方式與鉆井參數(shù)：（1）連木沁組對(duì)轉(zhuǎn)速不敏感，可采用常規(guī)鉆井方式，適當(dāng)增加鉆壓。頂驅(qū)轉(zhuǎn)速為70～90 r/min，鉆壓70.00～80.00 kN。（2）勝金口組采用復(fù)合鉆井，并適當(dāng)提高鉆壓。鉆頭轉(zhuǎn)速為140 r/min 左右，鉆壓40.00～60.00 kN。（3）呼圖壁河組采用復(fù)合鉆井技術(shù)，考慮扭沖和旋沖提速。鉆頭轉(zhuǎn)速為140～160 r/min，鉆壓40.00～60.00 kN。（4）清水河組––喀拉扎組抗壓強(qiáng)度高，抗剪強(qiáng)度、內(nèi)摩擦角、研磨性均較高，扭沖提速效果不明顯，可嘗試新型提速工具，如直接加在鉆頭之上的軸向沖擊器，選擇新型PDC鉆頭等，考慮嘗試高鉆壓、適當(dāng)轉(zhuǎn)速的鉆井方式。

3 結(jié)論

（1）針對(duì)南緣深部地層，建立了井口載荷與鉆頭載荷之間的關(guān)系，分析了螺桿鉆具輸出特性，推導(dǎo)了復(fù)合鉆井機(jī)械比能模型。

（2）根據(jù)機(jī)械比能分析結(jié)果，推薦了適用于連木沁組、勝金口組、呼圖壁河組的鉆井方式和鉆井參數(shù)。連木沁組應(yīng)適當(dāng)增加鉆壓，勝金口組與呼圖壁河組應(yīng)采用高轉(zhuǎn)速?gòu)?fù)合鉆井。

（3）清水河組與喀拉扎組可鉆性差，扭沖工具提速效果不明顯，可以嘗試使用軸向沖擊器等新型提速工具。