《石油工业概论》课件-钻速影响因素

钻速影响因素钻井施工技术课程目录CONTENTS钻压对钻速的影响01转速对钻速的影响02牙齿磨损对钻速的影响03水力因素对钻速的影响04钻井液性能对钻速的影响05钻速方程06钻压对钻速的影响01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。目前实际钻井中通用的钻压取值一般都在图中AB这一线性关系范围内变化实际应用中,以直线段为依据建立钻压(W)与钻速(Vpc)的定量关系如下: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。转速对钻速的影响02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：

λ称为转速指数,一般小于1

极软地层λ≈1，随着岩石硬度增大，λ值减小。牙齿磨损对钻速的影响03牙齿磨损对钻速的影响随着钻头牙齿的磨损，钻速下降。钻速与牙齿磨损量的关系曲线如图所示，其数学表达式可写成：式中，Ｃ２—牙齿磨损系数，与钻头齿形结构和岩石性质有关，它的数值需由现场数据统计得到；ｈ—牙齿磨损量，以牙齿的相对磨损高度表示，即磨损掉的高度与原始高度之比，新钻头时h＝0，牙齿全部磨损时h=1。水力因素对钻速的影响04水力因素对钻速的影响

水力因素：表征钻头及射流水力特性的参数统称为水力因素。水力因素的总体指标：比水功率比水功率：钻头水功率与钻头面积（井底面积）之比。通常用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）井底水力净化能力对钻速的影响。水力净化能力通常用水力净化系数

CH表示：式中：P－实际比水功率,kW/cm2；Ps－净化完善时所需的比水功率，kW/cm2。井底完全净化后，CH=1；否则，CH＜1。P>Ps,CH=1（2）水力能量辅助破岩。井底比水功率越大（超过井底净化所需的水功率），机械钻速仍有可能增加。水力破岩作用对钻速的影响主要表现为使钻压与钻速关系中的门限钻压降低。钻井液性能对钻速的影响05钻井液性能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曲线如图所示，随着井底压差增加，钻速呈幂指数的规律下降。（1）钻井液密度对钻速的影响钻井液粘度与钻速的关系曲线，如图所示，钻井液的粘度并不直接影响钻速，它是通过对井底压差和井底净化作用的影响，而间接影响钻速的。一方面，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；另一方面，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。（2）钻井液粘度对钻速的影响钻井液性能对钻速的影响由固相含量对钻井指标的影响曲线图可知，钻井液固相含量增大，机械钻速降低。钻井液固相含量，对钻进速度和钻头消耗量，都有严重的影响。因此，严格控制固相含量，一般应采用固相含量低于４％的低固相钻井液。（3）钻井液固相含量及其分散性对钻速的影响钻井液中小于1μm的固体颗粒越多，对钻速的影响越大；分散性钻井液比不分散性钻井液的钻速低。（4）钻井液分散性对钻速的影响钻速方程06钻井液性能对钻速的影响通过分析钻进过程中各参数间对钻速的影响，我们可以的得到钻速方程，如下所示式中：Vpc—钻速,m/h；W—钻压,KN；M—门限钻压,kN；n—转速,r/minλ—转速指数；C2—牙齿磨损系数；CH—水