文档介绍：第四章钻进参数的优选
第一节钻进过程中各参数间的基本关系
第二节钻进参数优选
第三节水力参数优化设计
概述
•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。
•钻井参数:
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。
•钻井参数优选:
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。
第一节钻进过程中各参数间基本关系
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 随钻压增大
呈线性关系增加
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)和钻速(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,认为是钻头开始吃入
地层时的钻压,其值的大小主要取决于
岩层性质,有较强的地区性。
2、转速对钻速的影响
钻速随转速的增大而增大,并呈指数关系变化
其中:
称为转速指数,一般小于1,
数值大小主要与岩层性质有关,
极软地层=1
随岩石硬度的增大, 值减小。
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:
—称为牙齿的磨损系数,与钻头齿
型结构和岩层性质有关,由现场
数据统计得到。
h—为牙齿磨损量,以牙齿的相对磨
损高表示,新钻头时h=0;牙齿
全部磨损时 h=1。
4、水力因素对钻速的影响
通常用井底单位面积上的平均水功率(称为比水功率)来研究水力因素对钻速的影响规律。
•水力因素主要从以下两个方面影响钻速:
(1)水力净化井底
井底比水功率越大,净化程度越好,
钻速越快,水力净化能力通常用水力净
化系数表示。其含义为实际钻速与
净化完善时的钻速之比。
即:
P—实际比水功率,
—净化完善时所需的水功率,
井底完全净化后, =1,否则, <1.
(2)水力辅助破岩
井底比水功率越大,辅助破岩能力越强,钻速越快。
5、钻井液性能对钻速的影响
(1)钻井液密度对钻速的影响
钻井液密度越大,井内液柱压力越大,在井内液柱压力大于地层孔隙压力的情况下,产生一个正压差。在正压差作用下,井底岩屑难以离开井底,造成重复破碎现象,钻速降低。
此现象称为压持效应
井底压差与钻速的关系:
压差影响系数:
式中:
—实际钻速,m/h;
—零压差时的钻速,m/h;
—井内液柱压力与地层孔隙压力之差,Mpa;
—与岩石性质有关的系数。