第8章钻进参数优选
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第八章 钻井参数优选
第一节 影响钻进速度的主要因素
影响机械钻速的因素非常多，如钻压、转速、岩石性质、钻头选型、泥浆性能、水力因素等。
一、泥浆性能对钻速的影响 1、泥浆密度的影响
井底压差——井筒液柱压力与地层压力之差。
井底压差过大会使井底岩石强度增加、对已破碎的岩屑产生压持作用，因此会影响钻速。
近平衡钻井能大幅度提高机械钻速。
2、泥浆粘度的影响
地面功率一定的情况下，降低粘度—→增强冲击力和清岩效果—→提高机械钻速。
3、泥浆固相含量和分散性对钻速的影响 泥浆固相含量增加—→机械钻速下降
二、钻压与转速的影响
（一）钻压和转速对钻速的影响 1．钻压的影响
其它参数一定的前提下：
Ｖｍ∝（P －M ）
M:门限钻压，与岩性有关。
2．转速与机械钻速的关系
10.80.60.4
1
2
3456
压差（M P a )
相对钻速
W o W a
0V m (m /h)
W b
W (k N )
a
b
其它参数一定的前提下：
λ
n V m ∝
式中
ｎ——转速，转／分； λ——与地层岩性有关的小于１的转速指数（0.4～1）。
（二）钻压、转速对钻头磨损的影响 1．对牙齿的磨损
)
1)(()(112321h C P D D n Q n Q A dt dh
f +-+= A f ——地层研磨性系数。
D2、D1、Q2、Q1——与钻头类型有关的系数； C 1——牙齿磨损系数，与钻头类型有关；
h ——牙齿磨损量，h=0表示未磨损，h=1表示全部磨损。
2．对轴承的磨损
5.11
P n b
dt dB ⋅= b ——轴承工作系数，与钻头类型和泥浆性能有关。
B ——轴承磨损量。
3、牙齿磨损对机械钻速的影响
h
C V m 211
+∝
式中：
ｈ——牙齿磨损高度与原始齿高之比，无因次； C 2——牙齿磨损系数，与牙齿特性及地层性质有关。
三、钻速方程的建立
1软地层，井底清洁2软
地
层
，
井
底
不
净
3硬
地
层
4金
纲
石
钻
头
用
于
硬
地
n (r /m i n )
V m (m /h )
h
V m (m /h )
)1()(2h C n M P K V m +-=λ
式中，Ｋ通常称为岩石可钻性系数，实际上它与岩石硬度、钻头类型、水力参数及泥浆性能等因素有关，当上述参数一定时，Ｋ、M 、λ、C2都是固定不变的常量，所有这些参数可通过钻进试验和钻头资料确定。
第二节 钻井参数优选方法
是最优化理论的应用，主要步骤： 1．确定钻速模式中的有关参数； 2．建立判别优选标准的目标函数；
3．根据约束条件，寻求目标函数的极值点。
一、确定钻井模式中的有关系数
以钻井现场实验数据为基础，通过钻速模式反求有关系数。
二、建立目标函数
1．钻头每米成本计算公式
H
T T C C C t r b )
(++=
式中
C ——每米钻井成本，元／m ；
C b ——钻头成本，元／只； C r ——钻机作业费，元／h ； T t ——起下钻时间，接单根时间 h ； T ——纯钻进时间，h ； H ——钻头总进尺，m 。
2．钻头每米成本计算公式的用途 （1）优选钻头
比较几只钻头的每米成本，选择每米成本最低的钻头作为选项。
（2）建立钻井参数优选目标函数 推导过程如下： 由钻速模式得：
)1()(2h C n M P k dt dH V m +-==λ
即：dt h C n M P k dH ))1()((2+-=λ （**-1）
由牙齿磨损方程得：
dh n Q n Q A h C P D D dt f )
()
1)((3
21112++-=
（**-2） 将(**-2)代入(**-1)，得到
dh h C n Q n Q A h C P D D n M P K dH f )
1)(()
1)(()(2321112+++--=
λ （**-3） 然后，对(**-3)积分，得到进尺表达式：
),,(0
h n W f dy H H
==
⎰
对(**-2)积分，得到钻进时间表达式：
),,(0
h n W g dt T T
==⎰
把进尺和时间表达式代入成本方程，既形成了目标函数。
),,(h n P F C =
三、参数优选方法
对Ｗ、ｎ和ｈ求偏导数（极值），并令其等于零，便可求出使每米成本最小的最优钻压和转速。
第八章 作业：
1、分析影响钻速的因素，简述二元钻速方程的建立。
2、钻头的选择和使用应考虑哪些因素。
3、已知：井深3000m，Cr＝600元／h，起下钻时间，接单根时间Tt由起下钻时间Tl＝井深／300（h）和接单根时间Tc＝进尺／10（分钟）组成，计算各钻头的每米成本
钻头 Cb Tb Ｈ
1 8000 100 300
2 6000 80 250
3 4000 60 160。
