钻头选型方法综试邛.pdf

第27卷第4期 石 油 钻 采 工 艺 Vol.27No.4 2005年8月 OILDRILLINGPRODUCTIONTECHNOLOGY Aug.2005 文章编号:1000一7393(2005)04一(0001一05 钻头选型方法综述 张 辉 高德利 (中国石油大学石油天然气工程学院，北京 102249) 摘要 钻头的合理选型对提高钻进速度、降低钻井综合成本起着重要作用。对近年来国内外钻头选型的主要 方法进行了比较全面的总结与评述。目前，钻头选型方法大致可概括为3种:一是钻头使用效果评价法;二是岩石 力学参数法;三是综合法。钻头使用效果评价法把反映钻头使用效果的一个或多个指标作为钻头选型的依据;岩 石力学参数法根据待钻地层的某一个或几个岩石力学参数，结合钻头厂家的使用说明进行钻头选型;综合法把钻 头使用效果和地层岩石力学性质结合起来进行选型。详细介绍了各种选型方法的基本原理，并分析其不足之处。 最后指出PDC钻头合理选型方法研究是今后钻头选型领域研究的重点。 关键词 钻头选型 岩石力学 参数 方法 指标 中图分类号:TE921.1 文献标识码:A 在钻井过程中，钻头是破碎岩石的主要工具，井 。Cb+Cr(T+几) L = — (1) 眼是由钻头破碎岩石而形成的。一个井眼形成得好 户’ 坏，所用时间的长短，除与所钻地层岩石的特性和钻 式中，C为每米钻井成本，元/m;Cb为钻头费用，元/ 头本身的性能有关外，更与钻头和地层之间的相互 只;C,为钻机运转作业费，元/h;T为钻头纯钻时间， 匹配程度有关。如何优选出既与所钻地层相适应又 h;T,.为起下钻、循环钻井液及接单根时间(钻井辅 比较经济的钻头，以实现安全、高效、优质钻井，一直 助时间),h;F为钻头总进尺，mo 是人们长期致力研究的课题川。目前，钻头选型方 由于影响钻井成本因素并不都与钻头选择有 法大致可以分为3类:第 1类是钻头使用效果评价 关，因而成本分析法不能直接反映钻头方案的好坏。 法，该方法从某地区已钻的钻头资料人手，分地层对 1.2 比能法 钻头的使用情况进行统计，把反映钻头使用效果的 比能这一概念最早是由Farrelly等人于1985年 一个或多个指标作为钻头选型的依据;第2类是岩 提出来的。比能的定义为:钻头从井底地层上钻掉 石力学参数法，该方法根据待钻地层的某一个或几 个岩石力学参数，结合钻头厂家的使用说明进行钻 单位体积岩石所需要做的功。其计算公式为 头选型;第3类是综合法，该方法把钻头使用效果和 S。二_g4rDW2k·DN2TRb (2) 地层岩石力学性质结合起来进行选型。在对大量文 献资料调研分析的基础上，通过介绍各种选型方法 式中，S。为比能;几为钻头扭矩，kN·m;N为转速， 的基本原理，分析各种方法存在的不足，指出钻头选 r/min;R为机械钻速，m/h;W为钻压，kN;k为常数; 型方法研究应立足于PDC钻头。 D为钻头直径，mmo 1钻头使用效果评价法 该方法将钻头比能作为衡量钻进效果好坏的主 1.1每米钻井成本法 要因素。钻头比能越低，表明钻头的破岩效率越高， 以钻头的每米钻井