钻井工程濮阳职学院业技术第二章钻进参数优选.ppt

第二章 钻进参数优选;1、学时分配：10学时。 2、本章重点： （1）钻进过程中各参数间的基本关系； （2）钻进方程中有关参数的确定； （3）钻进参数优选方法； （4）水力功率传递的基本关系； （5）水力参数优化设计。 3、难点： （1）钻进过程中各参数间的基本关系； （2）水力功率传递的基本关系； （3）水力参数优化设计。 4、解决方法： （1）利用相关录象资料； （2）对相关原理和方法详细讲解； （3）利用讨论和习题形式加深学生的理解； （4）利用多媒体图片和动画进行展示。 5、作业： P164，3；4；P165，6；8。 ;钻井工程的总目标：以最低的成本钻出高质量的井眼. 钻进成本公式： 影响钻速和钻头寿命的因素： （1）不可控因素 是指客观存在的因素，如所钻的地层、岩性、储层埋藏深度以及地层压力等。 （2）可控因素 可进行人为调节的因素，如地面机泵设备、钻头类型、钻井液性能、钻压、转速、泵压和排量等。;钻进参数： 表征钻进过程中的可控因素所包含的设备、工具、钻井液以及操作条件的重要性质的量。如钻头类型、钻井液性能参数、钻压、转速、泵压、排量、钻头喷嘴直径、钻头水功率等。 钻进参数优选： 指在一定的客观条件下，根据不同参数配合时各因素对钻进速度和钻头寿命的影响规律，采用最优化方法，选择合理的钻进参数配合，使钻进过程达到最优的技术和经济指标。 ;一、影响钻速的主要因素及钻速方程 1.钻压对钻速的影响 oa段：钻压小，钻速Vpc很小。 ab段：钻压增大，钻速Vpc 随钻压增加 成线性关系增大。 bc段：当钻压增大到一定值Wb 时，钻压 增大,钻速改进效果并不明显。;实际应用中,以直线段为依据建 立钻压(W )与钻速(Vpc)的定量关系, 即: 式中：M 称为门限钻压,它是ab线在钻压轴上的截距, 认为是牙齿开始吃入地层时的钻压,其值的大小主要取决于岩层性质,并具有较强的地区性。; ;3.牙齿磨损对钻速的影响 随着钻头牙齿的磨损，钻速下降。 式中： C2 —称为牙齿磨损系数,与钻头齿形结构和 岩层性质??关,由现场数据统计得到。 h —为牙齿磨损量,以牙齿的相对磨损高度 表示,新钻头时h =0；牙齿全部磨损时h =1。; ; ;压差影响系数： 式中: vpc ---- 实际钻速,m/h; vpc0 ----零压差时的钻速,m/h; ?p ---- 井底压差,Mpa； β----与岩性质有关的系数。;（2）钻井液粘度对钻速的影响 钻井液粘度增大，将会增大环空压降， 使井底压差增大，钻速降低； 钻井液粘度增大，钻柱内压耗增大， 在泵压一定时钻头压降减小，钻头水 功率减小，清岩和破岩能力降低， 钻速下降。;（3）钻井液固相含量对钻速的影响 钻井液固相含量增大，机械钻速降低。 （4）钻井液分散性对钻速的影响 分散性钻井液比不分散性钻井液的钻速低；钻井液中小于1μm的固体颗粒越多，对钻速的影响越大。 ;6.钻速方程（修正杨格模式） 其中：vpc —钻速,m/h； W —钻压,kN； M —门限钻压,kN； n —转速,r/min λ—转速指数； C2—牙齿磨损系数； CH —水力净化系数； Cp—压差影响系数； h —牙齿磨损相对高度； KR —地层可钻系数，与地层岩石的机械性质、钻头类型以及 钻井液性能等因素有关。;二、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 牙齿磨损速度随钻压的增大而增大。当钻压增大 到某一极限值时，牙齿磨损速度趋于无穷大。 式中：Z1与Z2 称为钻压影响系数, 与牙轮钻压尺寸有关。 当钻压等于Z2／Z1时,牙齿的磨损速度无限大。 Z2／Z1是该尺寸钻头的理论极限钻压。 ;表2-1 钻压影响系数;2. 转速对牙齿磨损速度的影响 增大转速，牙齿磨损速度加快。 式中： a1和a2是由钻头类型决定的系数。 见表4-2。;3.牙齿磨损状况对牙齿磨损速度的影响 牙齿磨损量增大，其工作面积增大，磨损速度减小。 式中： C1称为牙齿磨损减慢