石油是当今世界人类发展最重要的能源，随着世界人口的不断增加和经济的持续发展，人类对石油的消耗量有增无减。从当今世界石油勘探、开发情况来看，世界上大部分国家浅油气层己基本上开采枯竭。在这种全球性的能源危机环境下，世界石油市场对石油勘探开发提出了更高的要求，面向更复杂、更深地层的勘探日益增加。然而这些地质条件往往呈现出各式各样复杂情况，这就给油气钻井带来了多种多样的复杂井下问题，给安全、高效钻井带来了严峻的挑战。尽管如此，国内外各大石油企业以及服务公司围绕“安全、高效钻井”，千方百计地开展了相关的技术研究和攻关，并取得了一系列可喜的成果。然而，现有的钻井技术并不能很好地满足人们进行复杂地层油气勘探开发的需要，这就需要广大钻井技术工作人员立足现实，通过不懈努力，进一步探索针对各种复杂地质条件下的钻井技术。 南堡凹陷作为冀东油田的主力生油区，其馆陶组底部普遍存在着这样两种复杂层位：部分强烈蚀变的玄武岩地层和胶结性极差的底砾岩地层。玄武岩地层的井壁稳定性问题和快速钻进问题以及底砾岩地层的快速钻进和钻头安全使用问题都是该地区钻井技术人员最为头痛的技术问题，也是直接影响钻井安全、效率和成本的重要问题。 本文正是针对冀东油田玄武岩和底砾岩地层的一系列钻井问题，在对前人研究成果和冀东油田大量的钻井、地质资料的深入理解的基础上，通过较全面、深入的分析，提出了自己对这种复杂情况的认识和解决这些复杂问题的一些措施和看法，并通过理论或实践验证了其有效性。本文对主要涉及的冀东油田复杂地层(玄武岩地层和底砾岩地层)的安全、高效钻井技术研究情况做以概括介绍。 1.玄武岩地层钻井技术研究玄武岩地层钻井技术研究内容主要包括冀东油田玄武岩地层岩石特性分析、玄武岩地层井壁稳定性分析和玄武岩地层快速钻井技术三个方面。 (1)地层特性分析本文在试验和录井资料的基础上，对冀东油田多口井的玄武岩岩心和录井岩屑进行了系统地分析，明确了该地区玄武岩地层岩石结构、构造、成分及其物理性能等方面的特性。在此基础上得出了该地区导致玄武岩地层井壁失稳的根本原因(内因)，即玄武岩经过强烈蚀变，非均质性严重，粘土矿物和蛋白石含量高，成分复杂，裂隙发育等。 通过对岩屑、岩心岩石特性的分析以及玄武岩钻井施工现场情况的观察，得知地层中还普遍存在坚硬、研磨性强、可钻性差的较完整的玄武岩，这也正是玄武岩地层机械钻速普遍偏低的的原因。 (2)井壁稳定性分析本文从钻井液技术、钴具运动状态以及施工机械操作等三个影响井壁稳定的外在因素分别展开了深入分析。酋先，通过对钻井液密度、流变性和化学作用对井壁稳定性影响机理进行分析，得出了有关玄武岩地层钻井液性能方面应注重的问题；其次，在对钻具在井眼内的运动状态进行详细分析的基础上，提出了钻进中钻具碰撞井壁对井壁稳定性的不利影响，并通过进一步分析，得知了影响钻具在运动过程中对井壁碰撞程度的主要因素(钻压)，最终提出了具体的预防措施，即使用PDC钻头，采取钟摆钻具组合进行小钻压钻进；最后，通过对机械操作对井壁稳定性影响机理进行分析，提出了安全钻进玄武岩地层的机械操作过程中应注意的事项。 在对玄武岩地层影响井壁稳定性的“内因”帮“外因。综合分析的基础上，提出了一套针对冀东油田玄武岩地层安全钻进的具体技术措施，并通过实践证明了其有效性。 (3)快速钻井技术分别通过对冀东油田普遍采用的三牙轮钻头和DBS公司生产的用于硬岩地层的新型PDC钴头碎岩机理进行了对眈分析，从理论上证明了PDC钻头较三牙轮钻头具有更高的碎岩效率，有利于机械钻速的提高；接着，通过实践证明了PDC钻头的使用，明显地提高了玄武岩地层的钻进速度，同时，由于PDC钻头采用的钻压较牙轮钻头小得多，又有利于维护井壁的稳定。 2.底砾岩地层钻井技术研究(1)地层特性分析通过对钻井资料、录井资料以及钻进底砾岩的钻井施工现场观察的综合分析，明确了冀东油田位于馆陶组底部的底砾岩的特点，即砾石大部分为分选性很好、强度极商、研磨性非常强的石英质砾石；砾石闯属于泥质胶结，胶结较差，并且正好位于玄武岩地层下面。 通过理论分析帮实践验证，总结出了底砾岩地层安全、高效钻井的两大隐患，即快速钻井和钻头安全使用。 (2)快速钻井技术分别对水力碎岩、井底净化和牙轮钻头的改进三个方面进行了详细的分析，提出了自己对提高底砾岩地层机械钻速的一些想法，和进一步研究底砾岩地层快速钻进的思路。 (3)钻头安全使用分别从钻头结构、耐磨性、耐冲击性和成本四个方面对孕镶金刚石钻头和冀东油田普遍采用的三牙轮钻头进行对比分析，总结出了金刚石钻头的显著的优越性，并建议采用孕镶金刚石钻头来取代三牙轮钻头在底砾岩缝层中钻进。通过链井实践，总结出了一套用于玄武岩地层的PDC钻头的保护措施。 最后，在对本文成果做出了总结、分析，并在此基础上，提出了针对冀东油田复杂地层部分钻井技术的进一步研究思路和建议。