乌夏地区位于准噶尔盆地西北缘,表现为逆冲断裂带有关的断裂带和断褶带,南以艾里克湖隐伏断层、玛2井断层为界,北以乌兰林格北断裂为界。近年来,多口探井相继在二叠系地层获得高产工业油气流,展示了该区良好的勘探前景,是新疆油田公司西北缘油气勘探的重要接替领域之一。乌夏地区地层发育较全,自上而下依次为白垩系吐谷鲁群、侏罗系(齐古组、西山窑组、三工河组、八道湾组)、三叠系(白碱滩组、克拉玛依组、百口泉组)、二叠系(乌尔禾组、夏子街组、风城组、佳木河组)。三叠系以上地层可钻性较好,机械钻速平均8.94m/h,进入二叠系地层后,尤其是目的层风城组地层,平均机械钻速低至1.19m/h,地层致密坚硬、研磨性强,给钻头选型和提速技术优选带来了一定难度,导致钻井周期长、单井成本高,严重制约了该区的勘探开发进程。通过分析二叠系风城组钻井、地质资料,制约该层段钻井提速的难点主要有：地层倾角大、穿越断层多,防斜打快难度大；深部地层硬、研磨性强、岩石可钻性差,要求钻头同时具有抗冲击性和抗研磨性,钻头选型难度大；二叠系地层岩性纵横向变化大,均质性差,钻头使用效果重复性差,很难归纳出钻头与地层的匹配规律；风城组三段直劈裂缝发育、地层压力低,容易造成失返性漏失；风城组二段盐岩层发育,对钻井液污染严重,增加了非生产时间,影响钻井提速；风城组一段普遍钻遇高压,井控风险大,易造成井下复杂。为了提高乌夏地区的钻井速度,解决深部二叠系地层钻井周期长的问题,本文采用现场资料分析、室内岩石力学实验、数理统计等方法对二叠系地层岩石抗钻特性参数预测、钻头选型和钻井方式优选进行了研究,主要研究内容和研究结果如下：(1)在明确了二叠系风城组这个提速难点的基础上,利用风城组岩心开展室内实验,分别测定了岩石可钻性级值、抗压强度、硬度与塑性系数、声波时差等参数,采用数理统计的方法,研究了可钻性级值、抗压强度、塑性系数的预测方法以及室内声波时差与测井声波时差的相关关系,建立了预测二叠系地层岩石抗钻特性参数的模型。(2)开展了岩石可钻性与力学参数的相关性研究,研究结果表明：地层岩石可钻性与抗压强度、硬度的相关性密切,与塑性系数相关性较差,但岩石可钻性与三者的综合关系密切。同时,建立了岩石硬度与可钻性级值的相关关系模型。利用模型完成了三口井的二叠系风城组抗钻特性研究。(3)在充分分析不同钻头选型方法特点和适用性的基础上,分别采用地层可钻性选型法、现场使用效果分析法和灰色关联分析法对乌夏地区二叠系风城组完钻井的钻头使用效果进行了评价,优选出了适合风城组地层的高效钻头序列。通过对比三种不同方法得到的钻头选型结果,三种方法的最终结果吻合程度较高,表明建立的岩石可钻性预测模型精度较高,能够满足现场需要。(4)研究不同钻井方式的破岩机理及使用特点,明确了不同钻井方式的优缺点及适用条件,分析不同钻井方式的成本组成,建立了钻井方式优选模型。利用模型和乌夏地区邻井钻井资料,分别对不同钻井方式开展了经济性评价,优选出气基流体欠平衡钻井为二叠系风城组提速的最优钻井方式。(5)现场应用表明,利用优选的钻头型号,单只钻头进尺和机械钻速明显提高,钻头断齿和掉牙轮的现象明显减少,与邻井相同层段、相同型号单只钻头相比,平均机械钻速提高5-15%,但二叠系风城组整体机械钻速并无较大提高；与转盘钻井相比,利用螺杆、涡轮复合钻进、液动脉冲旋转冲击钻井、水力加压器、欠平衡钻井等钻井方式都能不同程度地实现风城组钻井提速,同时降低钻井成本,其中以气基流体欠平衡钻井的提速经济性最好,使用井段比常规泥浆钻井机械钻速提高2-4倍,但受到井壁稳定和地层出水影响,无法在整个风城组地层推广应用,二叠系风城组地层整体提速效果没有达到预期目标。