4钻进参数优选 (2).ppt

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1、第四章钻进参数优选第四章钻进参数优选第一节钻进过程中各参数间的基本关系第二节钻进参数优选第三节水力参数优化设计（喷射钻井）概述（1）不可控因素是指客观存在的因素，如所钻的地层岩性、储层埋藏深度以及地层压力等。钻井工程的总目标：以最低的成本钻出高质量的井眼。——降低吨油成本（新理念）影响钻速和钻头寿命的因素：（2）可控因素可进行人为调节的因素，如地面机泵设备、钻头类型、钻井液性能、钻压、转速、泵压和排量等。钻进成本公式：钻进参数：表征钻进过程中的可控因素所包含的设备、工具、钻井液以及操作条件的重要性质的量。如钻头类型、

2、钻井液性能参数、钻压、转速、泵压、排量、钻头喷嘴直径、钻头水功率等。钻进参数优选：指在一定的客观条件下，根据不同参数配合时各因素对钻进速度和钻头寿命的影响规律，采用最优化方法，选择合理的钻进参数配合，使钻进过程达到最优的技术和经济指标。第一节钻进过程中各参数间的基本关系一、影响钻速的主要因素钻速与钻压的关系曲线OA段：钻压小，钻速Vpc很小。AB段：钻压增大，钻速Vpc随钻压增加成线性关系增大。BC段：当钻压增大到一定值Wb时，钻压增大,钻速改进效果并不明显。1.钻压对钻速的影响1.钻压对钻速的影响实际应用中,以直线

3、段为依据建立钻压(W)与钻速(Vpc)的定量关系,即:式中：M称为门限钻压,它是AB线在钻压轴上的截距,认为是牙齿开始吃入地层时的钻压,其值的大小主要取决于岩层性质,并具有较强的地区性。钻速与钻压的关系曲线门限钻压2.转速对钻速的影响其中：λ称为转速指数,一般小于1，数值大小主要与岩层性质有关。极软地层λ≈1，随着岩石硬度增大，λ值减小钻速随转速的增大而增大，并呈指数关系变化。钻速与转速的关系曲线3.牙齿磨损对钻速的影响C2—称为牙齿磨损系数,与钻头齿形结构和岩层性质有关,由现场数据统计得到。h—为牙齿磨损量,以牙齿

4、的相对磨损高度表示,新钻头时h=0；牙齿全部磨损时h=1。随着钻头牙齿的磨损，钻速下降。牙齿磨损与钻速的关系曲线4.水力因素对钻速的影响（1）水力净化井底井底比水功率越大，净化程度越好，钻速越快。水力净化能力通常用水力净化系数CH表示,其含义为实际钻速与净化完善时的钻速之比.井底比水功率与钻速的关系曲线通常用井底单位面积上的平均水功率(称为比水功率)来研究水力因素对钻速的影响规律。水力因素影响钻速：P--实际比水功率,kW/cm2;Ps--净化完善时所需的比水功率,kW/cm2。井底完全净化后，CH=1；否则，CH＜

5、1。（2）水力辅助破岩井底比水功率越大，辅助破岩能力越强，钻速越快。井底比水功率与钻速的关系曲线水力因素影响钻速：主要表现为门限钻压降低。5.钻井液性能对钻速的影响（1）钻井液密度对钻速的影响钻井液密度越大，井内液柱压力越大。在井内液柱压力大于地层孔隙压力的情况下，产生一个正压差。在正压差作用下，井底岩屑难以离开井底，造成重复破碎现象，钻速降低。此现象称为压持效应。井底压差与钻速的关系：井底压差与钻速的关系曲线压差影响系数：式中:vpc----实际钻速,m/h;vpc0----零压差时的钻速,m/h;p----井底

6、压差,Mpa；β----与岩性质有关的系数。5.钻井液性能对钻速的影响（2）钻井液粘度对钻速的影响在一定的地面功率条件下，钻井液粘度增大，将会增大环空压降，钻头获得的水功率降低，钻速降低；钻井液粘度增大，钻柱内压耗增大，在泵压一定时钻头压降增大，钻头水功率减小，清岩和破岩能力降低，钻速下降。5.钻井液性能对钻速的影响钻井液粘度与钻速的关系曲线（4）钻井液分散性对钻速的影响分散性钻井液比不分散性钻井液的钻速低；钻井液中小于1μm的固体颗粒越多，对钻速的影响越大。（3）钻井液固相含量对钻速的影响5.钻井液性能对钻速的影响

7、钻井液固相含量增大，机械钻速降低。vpc—钻速,m/h；W—钻压,kN；M—门限钻压,kN；n—转速,r/minλ—转速指数；C2—牙齿磨损系数；CH—水力净化系数；Cp—压差影响系数；h—牙齿磨损相对高度；KR—地层可钻系数，与地层岩石的机械性质、钻头类型以及钻井液性能等因素有关。二.钻速方程（修正杨格模式）三、影响钻头寿命的主要因素及磨损方程Z1与Z2称为钻压影响系数,与牙轮钻头尺寸有关。当钻压等于Z2／Z1时,牙齿的磨损速度无限大。Z2／Z1是该尺寸钻头的理论极限钻压。1.钻压对牙齿磨损速度的影响牙齿磨损速度随

8、钻压的增大而增大。当钻压增大到某一极限值时，牙齿磨损速度趋于无穷大。钻压与牙齿磨损速度的关系曲线1.钻压对牙齿磨损速度的影响钻头直径（mm）Z1Z21590.01985.51710.01875.62000.01675.942200.01606.112440.01486.382510.01466.442700.01396.683110.01317