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优选钻进参数方法研究及应用

优选钻进参数方法研究及应用

优选钻进参数方法研究及应用摘要：在钻井作业中,如何利用好钻头对整个钻井作业是至关重要的，这是建立在对地层岩性有科学了解、钻头选型正确，而后科学地进行各种参数设计和应用的基础上的。

而对于钻进参数的设计以及在作业中根据钻头不同使用时期进行参数优化是经济有效地使用钻头的关键。

本文主要工作是在以往的优选钻进参数的方法上进行改进，使之能随钻头不同工作时期合理选择钻进参数，并且编制了相应的软件，经过现场应用，效果十分明显。

关键词：钻进参数优化软件钻井设计钻压1.优选钻进参数的意义钻井作业中，在根据地层特性选定了钻头后面临着如何用好钻头，达到最佳的使用效果；即综合考虑钻头的工作性能和使用井段的岩石特点等，合理选择水力参数、钻进参数和钻井液流变参数。

水力参数设计主要包括对排量、泵压、喷嘴、喷射速度、钻头水功率及冲击力等参数进行设计，以求获得最大钻头进尺和最低成本；钻井液参数设计选择主要指选择适当的钻井液类型及相关的性能参数，以求达到稳定井壁、高效携带岩屑的效果。

水力参数设计和钻井液参数设计都不是本文讨论的重点，本文着重讨论钻进参数设计，即优选钻压和转速。

优选钻压和转速就是既要有效破碎地层，又要兼顾钻压和转速对钻头牙齿和轴承的影响，使钻头具有较长的工作寿命。

一般说来，对于硬地层，必须施加较高的钻压才能破坏岩石的抗压强度，而对转速的敏感程度较低，宜采用低转速和高钻压相配合。

对于中硬地层，适当增加钻压和降低转速度可使钻头有效吃入地层，转速对提高钻速有影响，宜采用中等转速和高钻压；对于软地层，钻压加得过大钻头吃入地层过深，钻速反而不高甚至下降，转速对钻速的影响较大，因而采用低转速和高钻压相结合。

如果使用的是密封滑动轴承的牙轮钻头，考虑到轴承的承受能力，厂家给出了W N值(钻压和转速的乘积)，供使用时参考。

如果钻压选择不当，容易造成钻头牙齿的损坏(折断、碎裂、脱落)。

主要原因是牙齿受到“冲击”，而冲击载荷与所加的钻压成正比，与岩石硬度、牙轮的线速度等有关。

钻进参数优选资料.

钻进参数优选资料.

• 1.2 钻头特性和使用要求 设计机械破岩参数必须考
虑钻头的承载力、机械钻速 和寿命、类型和结构特点以 及优化使用要求。
• 1.2.1 钻头承载力
牙轮钻头的承载力相对金刚 石材料钻头要高一些，这和 它们的结构特点和耐冲击的 能力有关系。钻头的承载力 还和其直径有关，直径越大， 承载力就越大。施加给钻头 的钻压不能超过其承载力， 否则会使钻头短命。
最基本和最重要的因素。地层 的各项机械力学特性对机械参 数的设计都有影响。
这些特性大都有了成熟的实 验方法。所得到的定量和等 级指标与钻压、转速之间也 有了一般相关关系的认识。
目前国内外主要用岩石的 抗压强度、硬度和可钻性来 进行机械参数设计，塑脆性 和研磨性是机械破岩参数设 计的参考指标。
一般随井深的增大，岩石的 抗压强度和硬度逐渐增大，可 钻性逐渐变差，且逐渐由脆转 塑，因此钻压一般随井深逐渐 增大，转速一般随井深先增后 减。但应注意一些特殊地层， 如异常高压地层、盐岩地层、 砾石层等(画图)。
• 1.2.2 钻头类型和结构特点
牙轮钻头钻压一般在30～ 300kN范围，金刚石钻头在30～ 80kN范围。滚动轴承牙轮钻头的 转速范围一般可达200r/min，滑 动轴承钻头的在30～80r/min， 金刚石钻头的转速范围一般在 150～400r/min。
• 1.2.3 钻头的钻速、寿命和进尺
厂家推荐的钻压和转速范 围是一个参考，所设计的钻 压和转速一般不超过厂家推 荐范围的上限，且一般不能 同时取上线,具体还应考虑钻 压和转速的乘积值。但可以 小于其下限。
• 1.2.5 钻头优化使用要求 跑合： 造型： 磨损过程中的钻压调节：
• 1.3 钻机和钻井方法的限制
所设计的机械破岩参数 都是在确定类型的钻机和采 用一定的钻井方法的基础上 来实施的，故设计机械破岩 参数必须考虑钻机功率、类型 和钻井方法的限制。

钻进工艺LUPPT演示文稿

钻进工艺LUPPT演示文稿
第五章 回转钻进工艺
1、钻进效果指标及钻进规程参数 2、硬质合金钻进工艺 3、金刚石钻进工艺 4、钢粒钻进工艺 5、牙轮钻进工艺 6、全面钻头钻进工艺
第一节 钻进效果指标与钻进规程参数 工程钻探与取样技术
一、钻进效果指标
（一）钻进效果指标的含义 1、钻进效果指标的定义 是衡量钻进速度、钻进成本、钻进质量的经济技术指标。
卡取岩心、更换钻头及钻具等时间。孔深增加，提下钻时间增加，回
次钻速减小。熟练操作、优化钻进、钻具升降机械化、自动化可提高
回次钻速。
26.10.2. 技术钻速
技术钻速表示一台钻机一个月期间内用于完成基本工序∑t 、
辅助作业∑t1 和其他补充作业∑T1的总时间与同期的钻进进尺HT
钻进速度、钻进成本、钻进质量之间有着密切的联系。 2、钻进效果指标内容 包括：钻速、单位成本、岩矿心采取率和钻孔弯曲等。
它们受多因素的影响，有不可控因素和可控因素。不可控因 素是指客观存在的因素，如所钻地层、岩性及其埋深等；可 控因素是指通过一定的设备和技术手段可进行人工调节的因 素，如钻头类型、冲洗液性能、钻压、转速和泵量等。
产性作业的时间，h。 劳动组织、动力供给、物资供应、技术状况越好，特别是无事
故，经济钻速就会越高。
26.10.2020
第一节 钻进效果指标与钻进规程参数 工程钻探与取样技术
5、循环钻速 循环钻速指的是从开孔到终孔整个生产大循环的平均钻速
vCtt1 H T1 CT2T3
(m/h)
式中：∑T3——用于安装和拆卸钻塔、起拔套管、封孔等开孔准
与之比。其计算公式如下：
vT
HT
tt1 T1
(m/h)
∑T1是指一个月期间内消耗在固孔、测量孔斜、地球物理

《钻进工艺LU》PPT课件

《钻进工艺LU》PPT课件
产性作业的时间，h。
劳动组织、动力供给、物资供应、技术状况越好，特别是无事
故，经济钻速就2会020越/11/高14 。
中国地质大学勘查与基 础工程系
第一节 钻进效果指标与钻进规 程参数
5、循环钻速 循环钻速指的是从开孔到终孔整个生产大循环的平均钻速
vC
t t1
HC T1 T2
T3
表9-19是初始钻压加载与钻进效果的实验数据。
2020/11/14
中国地质大学勘查与基 础工程系
第二节 硬质合金钻 进工艺
可以得出：随初始钻压的提高，钻头的回次进尺略有减少，但 钻进时间减少较大，因而，回次钻速有较大提高。
其原因是：一开始就大钻压，有利于发挥切削具锋利的优势， 产生较大的体积破碎，初始钻速很高，而切削具的磨损，随进尺 的增加并未有显著的增加，回次进尺没有明显的减少。
第五章 回转钻进工艺
1、钻进效果指标及钻进规程参数 2、硬质合金钻进工艺 3、金刚石钻进工艺 4、钢粒钻进工艺 5、牙轮钻进工艺 6、全面钻头钻进工艺
第一节 钻进效果指标与钻进规 程参数
一、钻进效的定义 是衡量钻进速度、钻进成本、钻进质量的经济技术指标。
钻进速度、钻进成本、钻进质量之间有着密切的联系。 2、钻进效果指标内容 包括：钻速、单位成本、岩矿心采取率和钻孔弯曲等。
它们受多因素的影响，有不可控因素和可控因素。不可控因 素是指客观存在的因素，如所钻地层、岩性及其埋深等；可 控因素是指通过一定的设备和技术手段可进行人工调节的因 素，如钻头类2020型/11、/14冲洗液性能、中国钻地质压大学、勘转查与速基 和泵量等。
4、冲洗液性能对钻速的影响 （1）冲洗液密度对钻速的影响 冲洗液密度决定着孔内液柱压力与地 层孔隙压力之间的压差。孔底压差对刚 破碎的岩屑有压持作用，阻碍孔底岩屑 及时清除，压差增大将使钻速明显下降。

钻井工程5-钻进参数优选

钻井工程5-钻进参数优选

所需钻井液射流是喷射式钻头与普通钻头的主要区别.
实际钻井过程中，钻井液由喷嘴形成的射流属淹没 非自由射流。射流冲到井底以后能产生两种净化井底 的作用：一是射流对井底岩屑的 冲击压力 作用。 二是漫流对井底岩屑的 横推 作用。
射流是指通过管嘴或孔口过水断面周界不与固体 壁接触的液流。
按射流流体与周围流体介质的关系划分，可分为淹没射流 （射流流体的密度小于或等于周围流体的密度）和非淹没射
漫流分布规律：在射流冲击的面积以内，射流冲击中心的漫 流速度为零；离开中心，漫流速度逐渐增大；在射流冲击面 积的边缘，漫流速度达到最大。在射流冲击面积以外，漫流 速度与距冲击中心的距离成反比，即离冲击中心愈远则漫流 流速愈小。在纵向上，约在0.4mm的高度上，漫流速度最 大，超过此高度后，漫流速度随距井底高度的增加而迅速降 低。要增大漫流流速，就要增大射流的喷速和流量。
第五章 钻进参数优选
Chapter 5 : Optimization of Drilling parameter
钻进参数－－表征钻进过程中的可控因素所包括的
设备、工具、钻井液和操作条件的重要性质的量。 钻进参数优选－－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
机械参数--指钻头类型、钻压与转速
水力参数--指泵型选择、泵压、排量和水眼组合
钻井液性能和流变参数-- 指钻井液体系、密度、
初切力、流变学模式、流变参数
●可调参数的优选都应以地层固定参数为依据。深入
掌握这些可调参数对钻进效益的影响规律，建立钻进
数学模型，是实施优选参数钻井的重要基础。
多元统计分析
主要内容
静压35MPa 动压17.5MPa

第四章 钻进参数优选2

第四章 钻进参数优选2

(4-53)
• （三）钻头水力参数
• 钻头水力参数包括钻头压力降和钻头水功率。
• 1.钻头压力降
• 钻头压力降是指钻井液流过钻头喷嘴以后钻井液压力降低的值。 0.05 d Q 2 pb • (4-54) C 2 A2
0
• 式中，pb——钻头压力降，MPa； ρ d——钻井液密度，g/cm3; C——喷嘴流量系数, 与喷嘴的阻力系数有关，C的值总是小于1。 • 如果喷嘴出口面积用喷嘴当量直径表示，则钻头压力降计算式为 •
p pi B d 0.2 L p Q1.8
0.8 4.8 dp
(4-75)
• 式中，ppi——钻杆内压耗，MPa; dp——钻杆内径，cm; B——常数，内平钻杆B=0.51655，贯眼钻杆B=0.57503； Lp——钻杆总长度，m。 下次课内容
• (3)钻杆外环形空间压耗
•
p pa 0.57503 d 0.2 L p Q1.8
L1 L3 L2 L4 1.8 Pg 0.51655 d 0.8 0.2 d 4.8 d 4.8 d 4.8 d 4.8 Q (4-74) 2 3 4 1
• 式中，Pg——地面管汇压耗，MPa; ρ d——钻井液密度，g/cm3; η ——钻井液塑性粘度，Pa· s; Q——钻井液排量，L/s。 L1 ， L2 ， L3 ， L4 和 d1 ， d2 ， d3 ， d4 分别为地面高压管线、立管、水龙带 （头）、方钻杆的长度和内径，长度单位为米，内径单位为厘米。 • (2)钻杆内压耗 •
• 一、喷射式钻头的水力特性
• （一）射流及其对井底的作用 • 1.射流特性
• • • • • • • 射流是指通过管嘴或孔口过水断面周界不与固体壁接触的液流。 射流分类： 按与周围流体介质的关系划分：ρ 射>ρ 介，非淹没射流， ρ 射<ρ 介，淹没射流 按射流的运动和发展是否受到固壁限制分：无固体边界—自由射流 有固体边界—非自由射流 按射流压力是否稳定划分：连续射流——压力平稳 脉冲射流——流量发生一定频率的脉动，射流产生周期性的动载 混合射流——既有连续部分，又有脉动部分 空化射流——气体进入液体产生空穴，空穴破裂产生很高的压力 • 自钻头喷嘴射出的射流为淹没非自由连续射流。

2022硬质合金钻进技术参数优秀ppt

速，远没有达到最优值。所以，在条件 而在中硬和硬岩层中钻进时，钻压确定是否合理，对钻速和合金磨损影响很大。
硬质合金钻进时，衡量冲洗液量的指标有：
允许的情况下，应增加转速，以提高钻 ★钻头每分钟的转数r/min；
硬质合金钻进时，冲洗液量的调整幅度比较大。
进效率。在增加转速的同时，还应适当 硬质合金钻进时，冲洗液量的调整幅度比较大。 增加钻压和改善排粉及冷却钻头的条件。
采用人工磨锐式合金钻头钻进时，钻头口径大，且钻 具与孔壁的环状间隙大。为保证上升冲洗液流速，一 般采用较大的泵量。当采用小口径针状合金钻头钻进 时，钻具与孔壁的环状间隙较小，所以应采用较小的 泵量和较大的泵压。
三 硬质合金钻进技术参数
钻进规程：一般指钻压（轴向压力）， 转速（回转速度）和冲洗液量（泵量） 三个钻进过程中可以控制的工艺参数。
一、钻压
钻压也称轴向压力。硬质合金钻进表示 钻压的方式有：
单位钻压或单位压力：表示每颗（或每 组）合金上应加的钻压（压力）；
总钻压或总压力：表示整个钻头上应加 的钻压（压力）。
及孔径、孔深等条件来和选择最优转速 （一）钻压对钻进速度的影响
所以，在条件允许的情况下，应增加转速，以提高钻进效率。
值。实际上，目前各勘探队所采用的转 回转钻杆以及克服摩擦所需功率，也随转速的增加而相应增大；
计算钻进过程中孔底钻压的方法，有理论计算和现场计算两种：（P29） 回转钻杆以及克服摩擦所需功率，也随转速的增加而相应增大；
石可采用中等钻压；钻进硬岩石或研磨 另一个原因是在高转数的情况下，孔底温度增高，合金的磨损或磨钝加快而使钻速下降。
关于钻进速度有两种概念，即： 总泵量Q—指送入孔内的总流量L/min。
性大的岩石，则应适当增大钻压。 这种加压方法，获得了较好的效果。

第二节钻进技术参数

金刚石胎体钻头体(a)表镶钻头水口金刚石钻头的结构(b)孕镶钻头金刚石钻头刃部剖视图A 表镶钻头B 孕镶钻头A ：1－底刃金刚石，2－边刃金刚石，3－侧刃金刚石，4－胎体，5－钻头体；B ：1－金刚石，2－工作部分胎体，3－非工作部分胎体，4－钻头体，h －孕镶层高度121233445h新旧钻头对比金刚石钻进一、金刚石钻头的技术参数第二节金刚石钻头结构1、钻头的钢体2、胎体的唇面形状3、钻头的水口和水路4、金刚石面上的排列5、金刚石的粒度1、金刚石的含量金刚石的含量取决于钻头直径和岩石性质：钻头直径大，克取岩石面积大，所需金刚石的数量多；同一直径的钻头，岩层研磨性强，金刚石磨耗快，金刚石的数量也应增加金刚石浓度：是胎体工作层单位体积中所含的金刚石量（体积浓度）。

金刚石钻进 3.钻头及扩孔器一、金刚石钻头的技术参数1、钻头的钢体2、胎体的唇面形状3、钻头的水口和水路4、金刚石面上的排列、金刚石的粒度①金刚石的粒度决定了金刚石在钻头唇面的出刃高度、分布密度、切入岩石的深度、金刚石与岩石的接触面积和孕镶钻头的自锐能力等，对钻进指标有明显影响。

②岩层越硬、越致密，越应选小粒度的金刚石钻头。

第二节金刚石钻头结构金刚石钻进 3.钻头及扩孔器一、金刚石钻头的技术参数1、钻头的钢体2、胎体的唇面形状3、钻头的水口和水路3、金刚石在唇面上的排列①金刚石在唇面上的排列和分布是表镶钻头的一个重要结构参量；放射状螺旋状等距状金刚石面上的三种排列方式一、金刚石钻头的技术参数1、钻头的钢体2、胎体的唇面形状3、钻头的水口和水路4、金刚石在唇面上的排列②钻进过程中，边刃负担最重，其次为底刃，再次为侧刃；③优质金刚石用于边部，品级较高的用于底部，品级较低及回收金刚石用于侧部。

④充满度：单位面积内摆放金刚石的数目。

充满度过小，金刚石工作面过小，相对单粒金刚石负担过大，钻头寿命短；充满度过大，钻头成本高，且影响孔底冲洗。

一、金刚石钻头的技术参数1、钻头的钢体2、胎体的唇面形状3、钻头的水口和水路4、金刚石在唇面上的排列⑤金刚石在钻头唇面上的排列方式有放射状、螺旋状和等间距状。

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