第5章钻进工艺技术(钻进参数优化、井斜及控制).ppt

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1、钻头：三种钻柱：组成和功能井口工具钻井液：功用、类型和性能课堂回顾第5章钻进工艺技术钻进的任务是破碎岩石，钻速的高低、井身质量的优劣和成本的高低，受到地层性质的制约，同时也受到钻进设备、工具的性能及钻进工艺技术措施的影响。钻进是根据所钻地层的特点，通过选择和使用合适的工具，选择合理的工艺技术措施，使钻头在地层中沿预定的轨道前进的过程，是一口井建井过程的最主要的环节。井斜、井径扩大缩径第5章钻进工艺技术第一节影响钻速的主要因素☆第二节钻进参数优选第三节井斜及控制☆第一节影响钻速的主要因素影响钻速的因素分为两大类：指客观存在、

2、无法改变的因素，如：所钻地层的岩石物理机械性质、储层埋藏深度、地层压力等。不可变因素可变因素指可人为选择和改变的因素，如：钻头类型、钻压、转速、牙齿磨损、水力参数、钻井液性能等。调节可变因素适应之优选、设计最主要的两个钻井参数机械破岩参数西部：0.45m/h东部：70m/h哈萨克斯坦：0.2m/h(巨厚盐膏层2000-5000m)一、牙齿磨损对钻速的影响C2—牙齿磨损系数，与钻头结构和岩石性质有关。h—牙齿磨损量=s/H，牙齿磨损掉高度/原齿高新钻头h=0；牙齿全部磨损时h=1。sH是直接作用于钻头上的压力，是使钻头破碎岩

3、石的最基本参数。二、钻压oa段：钻压小，钻速很小ab段：钻压增大，钻速随钻压增大，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。条件：其它参数不变实际应用中，以直线段为依据建立钻压（W）和钻速（Vm）的定量关系。即：式中：W0称为门限钻压，它是ab线在钻压轴上的截距，认为是钻头牙齿刚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。条件：其它参数不变钻压对钻头牙齿磨损速度的影响关系式为：h为牙齿的磨损量；Dl和D2为钻压影响系数，与钻头的尺寸有关；钻压与轴承磨损速度的关系

4、式为：B为轴承的磨损量；y是钻压指数，对于普通的水基洗井液y=1.5；因此，钻压不能无限制地增加，存在最优值。三、转速转速与钻速的关系曲线1－软地层，井底清洁；2－软地层，井底不净；3－硬地层，净化不充分。转速与钻速的关系：λ为转速指数，一般小于1，与岩性有关。n为转速；因此，转速不能无限制地增加，存在最优值。四、水力因素在钻进过程中，从钻头喷嘴中喷射出的钻井液(射流)，对钻进过程发挥着三种作用：清洁、净化井底，避免重复切削；保持和扩大预破碎带裂缝；直接水力破岩（射流速度>70m/s）。最主要的作用在岩石强度较低的地层，射

5、流的冲击力超过了地层的破碎强度，直接破碎岩石。在岩石强度较高的地层，射流挤入岩石中由钻头机械力造成的微裂纹和微裂缝内，形成“水楔”，使微裂纹和裂缝扩展，从而大大降低岩石的破碎强度。四、水力因素保持井底清洁要经过三个过程：首先是使破碎的岩屑离开岩石母体；然后是岩屑在井底被移动；最后由上返的钻井液将其从环空举升到地面。对钻速影响最大压持效应：由于井内钻井液柱所形成的静液压力大于地层压力，使得岩屑被压持在井底不易脱离的现象。克服压持效应依靠射流的冲击压力和漫流的横向推力。射流对井底的清洁净化作用（1）漫流的横推作用射流冲击井底后

6、，钻井液便从冲击中心向四周高流速作横向流动，形成漫流，从而对井底岩屑产生一个横向推力，使其离开原来的位置。（2）射流的冲击压力作用射流冲击井底后形成的冲击压力极不均匀，极不均匀的冲击压力使岩屑受到一个翻转的力矩，从而离开井底。常用钻头水功率表示井底的水力能量：克服压持效应依靠射流的冲击压力和漫流的横向推力。增大射流喷速和流量(增大钻井液在井底的水力能量)Nb——钻头水功率，kW；Pb——钻头喷嘴压降，MPa；Q——排量，L／S。钻头水功率↗，井底压持效应↘，井底清洁程度↗，钻速↗。钻速与水力参数的关系曲线五、钻井液性能钻井

7、液密度、粘度、固相含量及其分散性等性能指标对钻速都有明显的影响。(1)钻井液密度对钻速的影响钻井液密度↗井底压差↗压持效应↗钻头的破碎效率↘钻速↘井底压差=钻井液液柱压力－地层压力(2)钻井液粘度对钻速的影响钻井液粘度↗循环系统的压耗↗钻头喷嘴的压降↘射流对井底的冲击力↘钻速↘泵压传递（水功率传递）的基本关系式为：泵压地面管汇压耗钻柱内压耗环空压耗钻头压耗循环系统压耗（3）钻井液固相含量对钻速的影响固相含量增大，钻速降低。钻速（4）钻井液分散性（固相颗粒的分散程度）对钻速的影响分散性钻井液比不分散性钻井液钻速低。为了提高钻

8、速，应尽可能采用：低密度低粘度低固相不分散体系钻井液影响钻速主要因素不改变因素：地层性质、储层埋藏深度、地层压力等。可改变因素：钻头类型：根据地层选钻头；钻压：W↗，Vm↗；转速：n↗，Vm↗；牙齿磨损：h↗，Vm↘；水力参数：Nb↗，Vm↗；钻井液性能：低密度、低粘度、低固相、不分散体系钻机：钻头：三