4钻进参数优选 (2).ppt

第四章 钻进参数优选 第四章 钻进参数优选 概 述 钻进参数： 第一节 钻进过程中各参数间的基本关系 1.钻压对钻速的影响 2.转速对钻速的影响 3.牙齿磨损对钻速的影响 4.水力因素对钻速的影响 （2）水力辅助破岩 5.钻井液性能对钻速的影响 压差影响系数： （2）钻井液粘度对钻速的影响 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 1. 钻压对牙齿磨损速度的影响 2. 转速对牙齿磨损速度的影响 3.牙齿磨损状况对牙齿磨损速度的影响 4.牙齿磨损速度方程 5.轴承磨损速度方程 四、钻进方程中有关系数的确定 四、钻进方程中有关系数的确定 （2）试验条件 （3）试验步骤: （3）试验步骤: (4）M、λ计算  (4）M、λ计算 （5）试验有效性验证（地层差别验证）  2. 牙齿磨损系数C2的确定 3. 水力净化系数CH和压差影响系数CP 4. 地层可钻性系数KR的确定 （二）磨损方程的系数：Z1、Z2、C1、a1、a2、b、Af （二）磨损方程的系数：Z1、Z2、C1、a1、a2、b、Af 4. 地层研磨性系数Af 综上所述：  钻速方程、牙齿磨损方程、轴承磨损方程中的系数的确定方法： 第二节 机械破岩参数优选  一、目标函数的建立 1.建立钻头进尺H与钻压、转速、牙齿磨损量等参数的关系 则： 2.建立钻头寿命t与钻压、转速、磨损量等参数的关系 3.目标函数 二、目标函数的极值条件和约束条件 三、钻头最优磨损量、最优钻压和最优转速 2.最优转速 4.最优参数组合 例题： 解: 查表可得Φ251mm的21型钻头参数为:  不同转速时的最优钻压及其工作指标 第三节 水力参数优化设计 概 述 概 述 一、喷射式钻头的水力特性 井底射流特性 （3）速度分布规律 （4）井底漫流 2.射流对井底的清洗作用 3、射流对井底的破岩作用 （三）循环系统压耗的计算公式 则总压耗计算公式： 四、钻井泵的工作特性 各水力参数随排量变化的规律： 六、获得最大钻头水功率的条件 2.在额定泵压状态下工作：ps = pr 3.最优排量随井深的变化规律 3.最优排量随井深的变化规律 2点对应的深度 DPc为第一临界井深，该井深是钻井泵由额定功率工作方式向额定泵压工作方式的转折点。3点对应的深度 DPa 为第二临界井深。 4.喷嘴直径的确定 ⑦计算各水力参数 本章重点 复习思考题 2.钻头水功率 钻头水功率是指钻井液流过钻头喷向井底所消耗的水力功率。 （三）钻头水力参数 3.钻头水力参数与射流水力参数的关系 二、水功率传递的基本关系 式中： Ps、Ns—钻井泵压力及功率；Pg、Ng—地面管汇压耗及功率； Pst、Nst—钻柱内压耗及功率；Pan、Nan—环空压耗及功率； Pb、Nb—钻头压降及水功率。 水功率传递路径: 钻井泵→地面管汇→钻柱内→钻头→环空→地面。 压力分配： 水功率分配: 假设： （1）钻井液为宾汉流体； （2）钻井液在循环系统各部分的流动均为等温紊流流动； （3）钻柱处于与井眼同心的位置； （4）不考虑钻柱旋转； （5）井眼为已知直径的圆形井眼； （6）钻井液是不可压缩流体。 三、循环系统压耗的计算 （一）压耗计算的基本公式 （二）摩阻系数f 的确定 1.宾汉流体在紊流状态下摩阻系数f 与Re的关系 管内流： 环空流： k — 系数，与管路特性有关； Re — 雷诺数； μpv-宾汉流体的塑性粘度，Pa?s；v-管路平均流速，m/s Ρd-钻井液密度，g/cm3； （1） 内平钻杆及钻铤管内 （2） 贯眼接头钻杆管内 （3） 环型空间 2. 循环系统摩阻系数计算公式 （1）地面管汇压耗 （2）钻杆内压耗 （3）钻杆外环形空间压耗 内平钻杆B=0.51655 贯眼钻杆 B=0.57503 (4)钻铤内压耗 (5)钻铤外环空压耗 钻铤内外压耗： 钻杆内外压耗： （三）循环系统压耗的计算公式 分别令Kg、Kp和Kc为地面管汇、钻杆内外和钻铤内外的压耗系数，即： 称为整个循环系统的压耗系数 将压耗系数Kl作进一步变化，设井深为D， 提高钻头水力参数的主要途径： 1. 提高泵压ps和泵功率Ps 2. 降低循环压耗系数Kl （1）使用低密度钻井液 （2）减小钻井液粘度 （3）适当增大管路直径 3. 增大钻头压降系数Kb 唯一有效的途径是减小喷嘴直径。 4. 优选排量Q 关系 压力 关系 功率 （四）提高钻头水力参数的途径 表4-6 3NB1000钻井泵性能表 额定功率——钻井泵的最大输出功率，Nr 额定泵压——所用缸套的允许工作压力