第三章钻进工艺5.pptVIP

第五节 机械参数 机械参数一般是指钻头工作参数——钻压和转速。 一、牙轮钻头机械参数 根据使用经验，牙轮钻头机械参数的确定应遵循如下原则： 软地层采用低钻压、高转速； 硬及中硬地层、深部地层采用高钻压、低转速； 钻头安全承载能力一般取0.6～0.8KN/mm； 密封滑动轴承不宜采用高转速。 美国休斯公司J系列钻头钻压与转速乘积的值: 式中 W ── 钻压，吨； N ── 转速，转/分； C ── 轴承能力（bearing Capability），吨·转/分。 二、金刚石钻头机械参数（使用寿命高） 金刚石钻头机械参数的确定应遵循如下原则： 在软地层钻井中，增加转速可明显提高机械钻速； 在中等硬度地层，应将转速控制在较低的范围。 在硬的、高研磨性地层，应采用中～高钻压，以及低～中等转速。 1、钻压 美国克里斯顿公司金刚石系列钻头 2、转速 金刚石钻头的使用转速应尽可能高些。 用于涡轮钻的金刚石钻头一般300转/分，高的600—900转/分。 对于天然金刚石钻头，一般认为在150转/分左右较合适。 对于PDC钻头，转速可以较大的转速范围内使用，所以它可用于转盘钻，也可用于井底动力钻井。在转盘钻井时，推荐使用100转/分左右。 3、排量 排量首先要满足环形空间的最低返回速度的要求，同时又要保证满足钻头清除岩屑和冷却金刚石的需要。 使用PDC钻头时，机械钻速同样随比水力功率增加而增长。一般使用的比水力功率在250瓦/厘米2左右。 金刚石取芯钻头，推荐钻压适用范围如图所示。 四、机械参数优选方法(试验与实钻） 1、建立钻速方程 　通过对影响钻速因素的分析，采用数学和物理的方法建立能反映钻进的客观规律的数学模型。 ①常数项a0—岩石可钻性系数。其中包括岩石强度，以及与可钻性有关的钻头类型和钻井液性能等对钻速的影响。 ②a1X1—岩层埋藏深度，即所钻井深对钻速的影响。在正常情况下，岩层的压实程度随埋藏深度的增加而增加，因此钻速指数将随井深的增加而下降（成反比）。指数X1为井深H的函数。取3000m处的相对钻速为1.0，则exp（a1X1）=1.0，所以 ③a2X2为岩层致密性对钻速的影响。它与岩层的埋藏深度L（m）及孔隙压力梯度 　有关。钻井实践证明，钻速常随地层隙压力梯度的增加而加快。现以孔隙压力梯度 　=1.07时的相对钻速为1.0，X2可定为 ④a3X3为井底压差对钻速的影响。以井底压差等于零时的相对钻速为1.0，则X3定义为 　　　——循环钻井液时井底的当量钻井液密度。 ⑤a4X4为单位钻头直径的钻压对钻速的影响。以单位钻头直径的钻压为8KN/cm时的相对钻速为1.0。大量实验证明，钻速与 成正比，因此X4的定义为 式中 W——钻压，KN；db——钻头直径，cm。 实验证明，钻头指数a4与井底净化程度有关，一般为0.6~2.0。 ⑥a5X5为钻头转速的影响。以n =100r/min为标准，即此时相对钻速exp(a5X5)=1，因钻速与n成正比，所以X5的定义为 很多实验证明，转速指数a5一般为0.4～0.9，与岩层的软硬程度有关。 ⑦ a6X6为水力参数对钻速的影响。X6可定义为 式中 ——钻井液密度；Q ——钻井液排量； ——钻头喷嘴出口处的钻井液粘度； dne——钻头喷嘴当量直径；kH——比例系数。 ⑧ a7X7为牙齿磨损对钻速的影响。现规定 X7= -h