针对中原油田小井眼开窗侧钻井机械钻速慢的问题,开展分区块、分地层层段的小尺寸钻头合理选型,是提高机械钻速,降低钻井成本的有效途径。钻头选型必须考虑岩石力学特性、抗钻特性和钻井参数,因此进行地层特性评价是钻头选型的关键技术之一。本文结合中原油田实际钻头使用效果情况,通过测井资料计算出岩石的力学参数,然后通过有序样品聚类分割方法对地层进行分层,最后根据分层结果,对文13块、文72等区块分层段优选出与地层相匹配的钻头类型,通过现场试验表明,可显著提高小井眼钻井速度。本文的主要研究内容如下:(1)利用测井资料反演岩石力学参数。从测井资料入手分析影响岩石力学参数的各种因数,建立岩石力学参数和相关测井资料的数学模型,计算岩石的各种力学性质。(2)利用岩石力学参数进行地质分层。不同岩石的岩石力学性质变化很大,同样不同地层的岩石的力学性质变化很大。在钻头选型的过程中,需要将地层按岩石力学性质进行分层,逐层进行钻头选型。本文采用有序样品的聚类分析的方法对地层进行分层,使划分的层内离差平方和(层内变差的总和)最小,层间的离差平方和最大,得到一个最优分层。(3)钻头选型方案。按照上述方法,编制地层特性评价程序,对中原油田小井眼侧钻井所钻地层分层,根据分层结果合理选择适应地层的钻头,得到钻头选型方案。