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钻进工艺技术

第七章

钻进是通过选择和使用合适的工具，根据所钻地层的特点，选择合理

的工艺技术，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。任务：破碎岩石速度快慢、质量和成本的高低的影响

因素：(1)地层的物理机械性能(2)钻进设备、工具的性能(3)钻进工艺技

术

第一节影响钻进的主要因素不可已经客观存在、无法改变的因素，如

所要钻进变地层的岩石物理机械性质、地质构造、地下压因力分布及地层

中的流体性质等。素利用其有利方面，并调节可变因素适应之可可以人

选择和改变的因素，如钻井方法、钻变头、钻具和钻压、转速、水力参数、

洗井液性因素能及洗井技术等。优选、设计

一、钻钻压的大小机械钻速

压

钻头的磨损速度和工作寿命

钻压(W)与钻速(Vm):Vm(WW0)

W。称为门限钻压。它是ab线在钻压铀上的截距，相当于牙齿开始压

入岩石时的钻压，其数值主要与岩石性质有关。

图7-1钻压与钻速的关系曲线

钻压对钻头牙齿磨损速度的影响关系式为：dhdt1D2D1W

h为牙齿的磨损量；Dl和D2为钻压影响系数,与钻头尺寸有关；

钻压与轴承磨损速度的关系式为：dBdtWy

B为轴承的磨损量；y是钻压指数,对于普通水基洗井液y=1.5;

钻头牙齿的磨损量对钻速的影响关系式：Vm11C2h

C2为牙齿磨损系数,与牙齿结构及地层岩性有关。

二、转钻速与转速的关系：

速

Vmn与岩性有关。

λ为转速指数，一般小于1,其值

在钻压一定时，如果增加转速，牙齿和轴承的磨损速度也将加快，它

反过来又会影响到机械钻速和钻头寿命等。

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。

三、水力因素洗井液(射流)的作用：●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。

最主要的作用

三、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；对钻速的影响最大

最后由上返的洗井液将其从环空举升到地面。

压持效应：由于井内洗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。

三、水力因素克服压持效应依靠射流的冲击压力和漫流的横向推力。

射流喷速和流量(洗井液的水力能量)

钻头水功率NbPbQ1.02钻速与水力参数的关系曲线

四、洗井液性能洗井液密度、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)洗

井液密度对钻速的影响洗井液密度↗,压持效应↗,钻头的破碎效率↘,

钻速↘。

四、洗井液性能(2)洗井液粘度对钻速的影响洗井液粘度↘,循环系统

的压耗↘,钻头喷嘴的压降↘,射流对井底的冲击作用↗,改善清岩效果，

钻进速度↗。

四、洗井液性能(3)洗井液固相含量及其分散性对钻速的影响固相含

量增加会降低钻进速度和钻头、泥浆泵寿命；小于lμm的胶体颗粒越多，

对钻速的影响越大。

为了提高钻速，应尽可能采用低固相不分散体系洗井液。

第二节钻进参数选择钻进是钻压、钻速、水力参数、洗井液性能等共

同作用的过程。要达到高效率、低成本钻井的目的，必须合理确定出钻进

施工中的各参数值及其相互的配合关系，采用先进技术，提高钻进效益。

一、平衡压力钻井技术

基本原理在井内洗井液压力与地层压力相平衡的条件下进行钻进，以

便有效地保护油、气层不受洗井液的侵污，保证油气井的生产能力，同时

保证较高的钻进速度，缩短建井周期，降低钻井成本。

一、平衡压力钻井技术

科学依据根据地层的压力来确定所用洗井液的密度。

m

100ppH

0.1Gp

式中，pp、Gp——分别为地层压力和压力梯度，MPa和kPa/m;H——

地层埋藏的深度，m;ρm——洗井液密度，g/m3;

二、高压喷射钻井技术

喷射钻井的理论依据强大的水力能量不仅可以使井底保持清洁，而且

还可以与钻头牙齿的机械破岩作用相结合，促进岩石的破碎，也可以直接

进行水力破岩，提高钻进速度。

二、高压喷射钻井技术

喷射钻井的实质在一定的机泵条件和井身结构、钻具结构等条件下，

按照不同的