影响机械钻速的因素

248近年来，随着全球经济的快速发展，各个国家争先发展石油、天然气等资源，石油企业在国家经济发展中占据着重要地位。

在油气的勘探过程中，钻井是油气勘探的重要环节，但钻井工程危险系数高、难度大，而且机械钻速直接影响着钻井工程的进度。

为了获得很多的经济效益，减少在钻井过程中出现问题，必须对影响机械钻速的因素进行研究、分析，找出合理的解决措施，才能促进经济的增长，才能加快钻井工程的进度，按时完成任务。

因此，本文对分析钻井工程中影响机械钻速的因素是很有必要的。

1 影响机械钻速的因素1.1 地层构造的影响目前，在石油资源的勘探过程中，地质条件对钻井工程机械钻速的影响是非常大的，石油资源是一种不可再生资源，是在漫长的历史进程中形成的，是在地层的岩石底下形成的。

所以，岩石的坚硬程度对机械钻速有很大影响。

一方面，如果油田是深层油田的话，地层岩石较厚而且坚硬，开采难度相对较大，影响机械钻速，影响整个钻井工程的进度。

例如，塔里木油田的地质层较厚，油田埋藏较深，多为山地环境，给钻井工程造成很大的困难，严重影响了机械钻速的进程，而且在钻井的过程中井漏、卡钻的现象时常发展。

另一方面，对于埋藏较浅的油田，经过长时间的开采，油田容易出现亏空现象，也容易造成卡钻、井漏现象，影响机械钻速的发展，给钻井工程造成很大难度。

所以，地层构造对钻井工程机械钻速的影响是非常大的，在油气勘探的过程中必须引起相关人员的重视，以致发生不必要的后果，造成人员的伤亡，影响企业的发展。

1.2 钻井液的影响众所周知，大功率的机械在做功的时候会有润滑油，起到保护机器，减少摩擦，帮助冷却的作用，在油气勘探钻井过程中也不例外。

目前，在钻井过程中用到的钻井液主要有润滑性、流变性等因素，旨在提高钻井过程中机械钻速，提高效率，增加产量。

钻井液中所含的因素对机械钻速的影响非常大，例如，钻井液中固相含量越高，机械钻速就会越低，反之亦然。

所以，在钻井的时候，一定要掌握好钻井液中各成分的含量，以免对机械钻速产生影响。

1999年硕士学位研究生入学考试试题考试科目：钻井工艺原理适用专业：油气井工程一、名词解释（每题3分，计30分）：1、地层压力（地层孔隙压力）2、井身结构3、岩石的硬度4、岩石的可钻性5、岩石的中性点6、造斜工具的装置角7、固井水泥浆的顶替效率8、井斜角9、溢流10、平衡压力钻井二、简要回答下列问题（每题10分，计40分）：1、钻柱的组成（5分）及重要作用（5分）？2、地层流体流入井眼内的原因？（10分）3、牙轮钻头采取哪些方式破碎岩石（4分）？是如何实现这些方式的（6分）？4、影响机械钻速的主要因素有哪些（4分）？简要说明这些因素对机械钻速的的影响规律（6 分）。

三、论试题（每题15分，计30分）：1、喷射钻井有几种工作方式（4分）？获得最大钻头水功率的条件是什么（4分）？对于一口较深的井，按最大钻头水功率方式设计水力参数时，是否都一定必须依照上述条件设计水力参数（2分）？为什么（5分）？2、在直井防斜控制中如何设计和使用满眼钻具组合？（15分）2000年硕士学位研究生入学考试试题考试科目：钻井工艺原理适用专业：油气井工程一、解释下列名词或概念（每题3分，计24分）：1、地层孔隙压力2、岩石的塑性系数3、岩石的硬度4、岩石的可钻性5、钻柱的中性点6、造斜工具的装置角7、井斜角和井斜方位角8、井深结构二、简要回答下列问题（计36分）：1、钻柱的组成（5分）及主要作用（5分）？2、牙轮钻头采取哪些方式破碎岩石（4分）？是如何实现这些方式的（6分）？3、提高机械钻速的一般途径如何（6分）？4、钻井液密度选择不合理会给钻井工程带来哪些不良影响（10分）？三、论述或计算题（计40分）：1、简要叙述提高钻头水力参数（钻头压降和钻头水功率）的主要途径（8分）？2、试述提高水泥顶替效率的主要措施（8分）？3、钻进215.9mm垂直井眼，设计最大钻压为150kN，钻井液密诉咨，|。

钻柱组合为：？158.8mm钻铤+? 114.3mm钻杆+? 108mm方钻杆，其中钻铤在空气中的每米重量为 1.3kN，长度9.4m，钢材密度后王一法.. |。

第四章 试题及答案一、简答题1． 影响钻进速度的主要因素有哪些，哪些为可控制的因素？简要分析这些可控因素对钻进速度的影响。

答：影响因素：地质条件、岩层性质和钻井深度等客观因素；钻头类型、钻井液性能、水力参数、钻压、转速等可控变量。

钻头类型：因不同的钻头类型适用于不同的地层，选择好钻头可获得高的机械钻速。

钻井液性能：密度增加会降低机械钻速；粘度增加会降低机械钻速，固相含量增加会降低机械钻速，钻井液的分散性增加钻速降低。

钻压：增加钻压，提高机械钻速。

转速：增加转速，一般机械钻速提高，但当钻头齿的接触时间小于破碎岩石的接触时间时，钻速降低。

2． 写出修正的杨格模式钻速方程，简要分析该钻速方程中所列因素对钻进机械钻速的影响规律。

答：杨格模式钻速方程为：H P R pc C C hC n M W K 211)(+-=λυ式中 pc υ——钻速，m/h ； W ——钻压，kN ； M ——门限钻压，kN ； N ——转速，r/min ；R K 、λ、2C 、H C 、P C 、h 为无因次量。

钻速方程考虑的因素对钻进机械钻速的影响规律如下：（1）岩石可钻性：它包含了岩石强度，以及与可钻性有关的钻头类型和泥浆性能等对钻速的影响；可钻性越大钻速越高。

（2）井底压差：随着井底压差的增加钻速减小。

（3）单位钻压：随着单位钻压的增加钻速增加。

（4）转速：转速的增加钻速增加。

（5）水力净化和水力参数：随着井眼净化程度和水力能量的提高钻速增加。

（6）牙齿磨损：磨损量增加钻速降低。

3． 什么是喷射钻井？喷射钻井能大幅度提高钻速的主要原因是什么。

答：简单地说喷射钻井就是充分利用钻井液通过喷射钻头所形成的高速射流的水力作用，以提高机械钻速的一种钻井方法。

喷射钻井的一个显著特点，是从钻头喷嘴中喷出强大的钻井液射流。

它具有很高的喷射速度，具有很大的水力功率，它能给予井底岩屑一个很大的冲击力，从而使岩屑及时迅速地离开井底，始终保持井底干净。

影响PDC钻头技术性能指标的因素第一、地层的因素，地层含有灰质、石英质、玄武岩等火成岩及其他质硬的砾石等，极易造成复合片先期磨损、崩齿、断齿，甚至在刀翼上磨出凹槽、断刀翼等严重井下复杂情况的发生；含有吸水性较强的泥质地层，在泥浆性能相同的情况下极易造成钻头泥包，甚至卡钻等复杂情况。

第二、操作的因素，猛提猛刹、顿钻、溜钻、钻井参数匹配不当（钻压、转盘转速、泵压、排量、螺杆转速、螺杆扭矩）、井下落物等，也是造成复合片先期磨损、崩齿、断齿，甚至在刀翼上磨出凹槽、断刀翼等严重复杂情况的重要因素。

第三、钻井液的因素，比重、固相含量、失水量、流变性、粘度、切力也对钻头的性能指标有着密切的关系，比重大、固相含量高机械钻速就变低（权威试验证明，固相含量每升高1%，机械钻速就下降8%），对钻头的冲蚀作用就厉害；粘度高、切力大机械钻速变慢；切力小，携带井底沉砂的能力弱，也降低钻头的机械钻速；失水大，在泥岩段极易造成地层吸水膨胀井眼缩径，在砂岩段容易由于失水大造成虚泥饼增厚而井眼缩径，严重影响机械钻速，加速对钻头的磨损报废。

第四、随意变更钻头的水力配置，新出厂的钻头一般都按甲方的要求，进行了科学的水力参数设计，当盲目变更钻头水眼的配置后，就人为地改变了钻头的冷却流场环境，为钻头的先期损坏提供了条件。

【摘要】本文在简要介绍了PDC钻头的物质成份，两大类别(胎体钻头和刚体钻头)及其不同物质在钻井作业过程中所起的作用的基础上，归纳、总结了PDC钻头特点，包括其设计特点和结构特点;同时较详细地分析了在打定向井时，PDC钻头的结构特征因素对造斜率的影响;另外也在分析、归纳、总结国内外专家、学者的独特见解的基础上，对PDC钻头的破岩机理，也在一定程度上给予阐述。

并在此基础上，最后也提出了一些PDC钻头的选型依据。

【关键词】PDC钻头; 特点; 机理分析Abstract:This themsis briefly introduces which materials PDC bit is made from，how it is manufactured，and the different types of PDC bits，also shows you the principal functionsof the different materials of PDC bit in drilling----on the basis of these，summaries the characteristics of PDC bit，including its designing characteristics and structural characteristics，and specificly analyses the effect of its structural characteristics on the leaning ration in the controlled directional drilling。

提高石油钻井机械钻速的技术措施发布时间：2022-01-20T08:04:55.916Z 来源：《中国科技人才》2021年第30期作者：王明[导读] 随着我国工业化进程的逐步发展，石油的勘探与开发也成为了工业化进程中重要的一部分，国家还专门开设了石油勘探开发研究院为行业培养人才。

此次我们探讨的是在石油钻探过程中，机械钻井速度如何提升。

在对钻井的参数和工艺不断优化后，合理分析地质构造，选择合适工具，能有效的提升速度。

这样不仅能够缩短工程周期，而且能够降低消耗成本，提升总体经济效益。

王明中石化江汉石油工程有限公司钻井一公司湖北省潜江市 433121摘要：随着我国工业化进程的逐步发展，石油的勘探与开发也成为了工业化进程中重要的一部分，国家还专门开设了石油勘探开发研究院为行业培养人才。

此次我们探讨的是在石油钻探过程中，机械钻井速度如何提升。

在对钻井的参数和工艺不断优化后，合理分析地质构造，选择合适工具，能有效的提升速度。

这样不仅能够缩短工程周期，而且能够降低消耗成本，提升总体经济效益。

关键词：提高；机械钻速；影响因素；技术措施众所周知世界能源资源已经被过度开采，随着一些地区能源资源的开采殆尽，全球资源能源紧缺的局面再无好转。

如今世界各国的发展已经离不开石油和天然气等资源了，所以油气开发也成为了各国争相开展的工程。

开展石油勘探工程的第一步也是关键的一步就是钻井。

但是此工程需要高昂的费用且存在较大的风险，所以为确保工程顺利开展的同时效益最大化，在施工前期我们需要把所有的工作准备充分。

从勘探地形、选择适合钻具、提升技术手段、优化钻井参数等多方面进行调整，最终实现油气勘探开发的目标。

一、影响石油钻井机械钻速的因素分析1、土地地质的影响不同地区土地地质也会有所不同，想要提升石油钻井机械钻速就需要在施工前对当地的地质状况进行深入的调查分析。

在钻井施工过程中无论是碰到岩石还是地层高温都会降低钻井速度导致钻头磨损严重，这样不仅改变了井筒本身的形状而且严重影响后续工作的开展，延误工期造成巨大的经济损失。

研究钻井工程中机械钻速的影响因素针对油气开发中的钻井工程，本文对地层、钻井设备与技术、破岩方式与工具等会对钻井中机械钻速造成影响的因素进行深入分析，并提出消除不利影响的具体方法。

标签：钻井工程；机械钻速；影响因素钻井是油气开发重要基础工程，钻井效率在很大程度上决定了油气开发效益，而钻井效率取决于机械钻速，因此有必要对钻速影响因素进行分析，从而制定可有效保障钻速，提高钻井效率的方案。

1 地层地层是影响钻速的主要因素之一，主要和地层的压实程度有关。

随埋深不断增加，地层岩体的压实程度越来越大，岩性越稳定，钻速因此明显降低。

除埋深外，地层的压实程度还会受到古地质时代影响，比如在部分地区，其古时代地层埋深较大，之后由于地层构造运动，使地层被大幅抬升，加之受到风化和剥蚀等作用的影响，导致地层变浅，此时虽然地层的深度不大，但其压实程度却很高，不具可钻性。

在不同环境中经过沉积形成的地层也有着截然不同的可钻性。

在利用牙轮钻头对砾岩地层实施钻井施工时，因砾石坚硬很难破碎，加之地层具有一定不均質性，所以其钻速要比普通砂泥岩地层慢很多。

除此之外，对牙轮钻头而言，在埋深相同的情况下，其在砂岩地层中的钻速比泥岩地层快[1]。

地层复杂度也会对钻速产生影响：①在浅层油藏中，由于开发年限较长，其储层亏空较为严重，为对剩余储量进行开采，大多采用压裂和高压注水等技术，而在这种条件下难免会出现人工的地层裂隙，部分地区这种地层裂隙已经和其它层位直接连通，致使地层压力产生异常，继而在施工中造成井涌和卡钻等问题，增大了坍塌和掉块的发生几率；②在中深部地层中，由于山前构造分布着十分复杂的地应力，使井眼极易失稳，这一现象主要表现为：煤层垮塌；页岩坍塌；盐膏层蠕变；不同压力系统同时存在，易造成井涌和卡钻；③在油气深埋藏区，因地质构造较为复杂，且走向断层较发育，使得一个井段中可能存在多个不同的压力系统，卡、漏和喷等问题严重。

2 钻井设备与技术采用先进的钻井设备是实现钻速主动提速的重要举措，而且在任何一种地层中都可以使用。

预测机械钻速的公式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：机械钻是一种非常常见的工艺，在建筑、矿山、油田等领域都有广泛的应用。

预测机械钻的速度对于工程进度的控制和效率的提升具有重要意义。

通过对机械钻速的公式进行研究和预测，可以帮助工程人员合理安排施工计划，有效提高工程的效率和质量。

我们需要了解机械钻速的影响因素。

影响机械钻速的因素有很多，包括钻头的类型、工作条件、岩石的硬度等。

在实际工程中，这些因素都会对机械钻速产生影响，因此需要综合考虑这些因素来预测机械钻速。

我们需要确定机械钻速的公式。

机械钻速的预测公式通常可以通过实验数据拟合得到。

在进行预测时，可以根据历史数据和实际情况来选择合适的公式，并对其参数进行修正和调整，以得到更准确的预测结果。

一种常用的机械钻速预测公式是RQD法。

RQD是指岩石质量设计评价系统中的一个指标，代表可钻性指数。

根据RQD值，可以预测机械钻的速度，公式如下：V = k * RQD^mV为机械钻速，k和m为经验参数，根据具体情况可调整。

通过测量钻孔中的RQD值，就可以根据该公式预测机械钻速，从而有效地指导工程施工。

第二篇示例：预测机械钻速的公式是钻井工程中非常重要的工具，它可以帮助工程师合理地安排钻井作业，并提高钻井效率。

机械钻速是指在一定条件下，钻机在单位时间内进展的钻进距离。

在钻井作业中，我们需要预测机械钻速，以便合理安排钻井时间和计划生产成本。

机械钻速受到多种因素的影响，包括地层条件，钻井液性质，井眼直径，钻头类型等。

预测机械钻速的公式是基于这些因素的分析和实验数据得出的，它可以帮助我们更准确地预测钻井速度。

一个通用的预测机械钻速的公式如下：V = (k1 * WOB + k2 * RPM) * k3其中，V表示机械钻速，WOB表示钻具下压力（weight on bit），RPM表示转速（revolution per minute），k1，k2，k3为经验系数。

这个公式简单明了，可以通过调整不同的系数来适应不同的条件。

《钻井与完井工程》复习资料1、钻井的定义：利用机械设备，将地层钻成具有一定深度的园柱形孔眼的工程。

2、各类井型：(1)地质基准井＜参考井＞:为了了解地层的沉积年代、岩性、厚度、生储盖层组合，并为地球物理勘探提供各种参数所钻的井。

(2)预探井:要紧上为探明油田面积，油水边界线，为油田运算可靠工业储量提供资料所钻的井。

(3)详探井:在已证实有工业开采价值的油田上，为确定油层参数，查明油田地质特性，为油田开发做好预备的井，这种井在油层部位要求全取心。

(4)生产＜或开发＞井:在已探明储量，有开采工业价值的油田构造上钻产油产气井(5)注水＜气＞井:为了提升采收率，达到稳产所钻的井。

注水注气的要紧目的是为了给地层提供生产油气所必须的能量。

第二章井身结构设计1、井身结构定义：套管层次、套管下入深度以及井眼尺寸(钻头尺寸)与套管尺寸的配合。

2、三压力：(1)地层压力(FormationPressure)PP:是指作用在岩石孔隙流体(油气水)上的压力，也叫地层孔隙压力。

(2)地层破裂压力(FracturePressure)Pf:在井中，当地层压力达到某一值时会使地层破裂，那个压力称为地层破裂压力。

(3)地层坍塌压力(CavingPressure)Pc:当井内液柱压力低于某一值时，地层显现坍塌，我们称那个压力为地层坍塌压力。

P=0.00981p H(MP)ha3、静液柱压力(Hydrostaticpressure)Ph：由液柱重力引起的压力。

4、上覆岩层压力P0(OverburdenPressure)：某处地层的上覆岩层压力是指覆盖在该地层以上的地层基质(岩石)和孔隙中流体(油气水)的总重力造成的压力。

5、压力梯度：单位高度(或深度)增加的压力值。

6、有效密度(当量密度)：钻井液在流淌过程中有效地作用在井内的压力为有效液柱压力，通过有效压力换算得到的液体密度称为当量密度(ECD)。

7、DC指数法推测地层压力的原理：机械钻速随压差的减少而增加。

大斜度大位移定向井技术１、随井斜角的增加，岩屑在环空中的运移状态和规律与直井有何差别？２、根据Tomren等人的研究成果，岩屑运移规律按井斜角可分为几种类型？３、大斜度大位移定向井的井斜角一般在多少度左右？４、岩屑上返最困难的井段一般处于井斜角的多少度的井段中？为什么？５、在大斜度大位移定向井中影响岩屑正常上返的因素主要有以下几点？６、什么是岩屑体积跟踪法？７、什么是“邻井地层对比法”？８、“井眼轨迹地质模拟软件”的应用有何意义？1、答：在直井中，岩屑下滑速度（Vs）与岩屑受重力作用方向一致，不存在指向下井壁的径向分量（Vsr）与指向井底的轴向分量（Vsa）；但随井斜角的增加，下滑速度(Vs)亦随之增加，当井斜角为90°时径向分量（Vsr）增为最大值；而轴向分量（Vsa）则随井斜角的增加而降低，当井斜角为90°时轴向分量（Vsa）降为零。

2、答：①井斜角0～θα之间井段岩屑在环空中受重力作用而下滑的方向是垂直于水平面，岩屑在井眼中，当钻井液上返速度稍微大于岩屑在钻井液中的下滑速度时，只要不停止循环，岩屑总会慢慢地被带出井简，不存在岩屑床。

②井斜角在θα～θβ之间井段当井斜角增大至θα时，径向分量（Vsr）增大至足以使岩屑脱离钻井液流，滞留井眼底侧并滑向液流的反向而形成岩屑床，而且当钻井液停止循环时，岩屑床受重力作用而存在下滑趋势。

③井斜角在θβ～90°之间井段井斜角超过θβ，轴向分量（Vsa）将逐渐降至零，岩屑沉淀并聚集在钻杆周围的井眼底侧，即使钻井液停止循坏，岩屑床也不再向下滑动。

这里θα、θβ称为临界井斜角。

3、答：大斜度大位移定向井的井斜角一般都大于45°，在70°左右。

4、答：岩屑上返最困难的井段一般处于井斜角在30°～65°之间的井段，因为在这一段，不仅岩屑床容易形成，而且岩屑床存在下滑趋势，使岩屑床的厚度不断增加。