第三章 回转钻进工艺.ppt

表5-6 钻头胎体温度（ ℃ ）与轴向压力P和转速n的关系 转速n r/min 轴向压力P（kg） 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 600 60 160 190 190 560 750 100 70 100 590 950 70 80 80 620 650 670 1180 90 120 640 1500 50 70 120 550 图5-8 　胎体温度和功耗与P·n值的关系1-胎体温度； 2-功率消耗 （2）功率消耗、机械钻速与钻进规程的关系 　　试验发现，钻进时功率消耗的规律与胎体温度升高的趋势完全一致，即当胎体温度急剧升高时，功率消耗也突然增加，即功率消耗与胎体温升同步进入临界状态。 表5－7　钻进功率消耗(kw)与轴向压力和转速的关系 转速n r/min 轴向压力P（kg） 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 600 1.71 1.86 1.92 2.32 5.34 750 1.80 1.86 2.04 5.67 950 1.95 2.31 2.79 5.37 6.56 6.91 1180 2.16 2.64 5.52 1500 0.48 1.44 2.16 5.56 （3）胎体温度与冲洗液的关系 　　试验表明，当钻进过程进入临界状态后，冲洗液的冷却效果也是有限度的。由表5-8可知，当泵量由15L/min增至30L/min时，胎体温度和功率消耗虽有某种程度的降低，但泵量增大一倍并不能使钻进过程从临界状态转化为正常规程。也就是说，若P·n已达临界值，想单纯依靠增大泵量来解决防止烧钻的问题，是不可能的。 指标 冲洗液泵量（L/min） 15 20 30 胎体温度℃ 725 640 550 钻进功率消耗kw 5.67 5.22 5.13 表5－8　冲洗液泵量对胎体温度和功率消耗的影响 （4）钻头磨损与钻进规程的关系 　　图5-9示出了钻头胎体相对磨损量（量纲为单位破碎功的体积磨耗）与钻进规程（钻头轴压与回转线速度的乘积）间的关系。图中a线为正常规程，b线为临界规程。无论在实验室还是在生产条件下，当由正常规程转入临界规程时，钻头磨耗都是突然急剧增大。 图5-9 钻头磨耗与钻压及线速度乘积的关系Ⅰ-实验室条件下； Ⅱ-生产条件下 综上所述可以得出两点结论：　 (1) 对于金刚石钻进而言，每种岩石都存在着临界规程，其P·n值基本是个常数，可以通过实验测得。也就是说，钻压P和转速n两个参数之间存在着明显的交互影响，必须同时考虑它们的取值。进入临界规程的主要表现是胎体温度急剧升高，钻头严重磨耗，虽然此时钻速也很高，但可能导致烧钻事故。因此，必须保证钻进生产工艺处在小于临界规程的状态下。　 (2) 钻进过程中的胎体温度和钻头非正常磨耗是重要的孔内工况指标，但不便于测量。而功率消耗便于在地表检测，又与上述二指标同步进入临界规程，因此可通过测量钻进功率来判断钻进过程正常与否。一旦出现功耗突变，便可发出进入临界规程的报警。这是由凭经验打钻走向科学钻进的一个重大进步。 第四节　钢粒钻进工艺 钢粒钻进规程包括：投砂方法及投砂量、钻压、转速和冲洗液量。 一、投砂方法及投砂量 1、一次投砂法：在钻进开始前，把一个回次所需的钢粒一次投入孔内。投砂量取决于岩石性质和回次进尺的长短。投砂量不足将造成钻速低、钻孔缩径，甚至发生挤卡钻具的事故；但投砂过多，不利于排粉和孔底的钢粒分选，也影响钻速和取心质量。一次投砂法比较简便，所以使用较广。 2、结合投砂法：又称分批投砂法。是在回次开始前先投入所需钢粒的50%～60%，待到确认孔底钢粒已消耗得差不多时，再从钻杆中分1～2次补投其余的钢粒。结合投砂法可适当延长回次纯钻进时间，主要用于钢粒消耗量大的Ⅺ、Ⅻ级坚硬或强研磨性岩石。但中途停钻补砂，费时、麻烦，其至可能引起岩芯堵塞或岩芯脱出。 3、连续投砂法：目前无理想的连续投砂器，很少采用。 　　钢粒钻头上钻压的大小决定着孔底的破岩方式。一般按下式计算总的钻压值P： 二、钻压 （N） 　　式中： k－考虑水口使钻头唇面面积减少的系数，k=0.7～0.8；p－钻头唇面的单位压力，Pa；D、d--钻头外径和内径，m。 　　实践表明，随p增大，机械钻速几乎呈直线上升，但当p达一定值（Pmax）后，这一线性关系不复存在。这时，钢粒可能被压碎或嵌入钻头唇面，故造成钻速明显下降。影响Pmax大小的因素有：钢粒钻头的唇面硬度、钢粒的强度、岩石的可钻性和钻头的转速。岩石愈硬，钢粒的相对强度和耐磨能力愈低，则所需的Pmax压力也较低；在钢粒钻进中，随转速加快钢粒在孔底翻滚的脉动频率升高，对提高钻速有利，所以，当转速较快时Pmax值下降。 生产中常