第五章钻井参数优选.

2. 钻压、转速对钻头磨损的影响 （1） 钻压、转速对牙齿磨损速度的影响
Q1，Q2——由钻头类型决定的系数； D1 ， D2—— 钻压影响系数，其值与牙轮钻 头尺寸有关； C1——牙齿磨损系数； Af——地层研磨性系数，其含义是当钻 压、转速和牙齿的磨损状况一定时，牙 轮钻头牙齿的磨损速度与地层的研磨性 成正比。
射流刚出口时，具有喷射速度VO，各点的速度基本上是相等的。 （1）在射流中心，由于受淹没钻井液和返回钻井液影响较小，速度最高。在射流任 一截面上，轴线上速度最高，自中心向外速度很快降低，到射流边界上速度为零。 （2）射流出口后有一段长度，这段长度内的中心部分始终保持刚出口时的速度VO 。 着段射流的中心部分称为射流的等速核。等速核长度以LO表示。这段射流称为射流的 初始段。超过初始段以后称为射流的基本段。 （3）从射流的轴线上看，初始段的轴线 上，速度始终保持刚出口时的速度VO 。 超过初始段后，基本段轴线上的速度迅速 降低。基本段轴线上任一点的速度，与该 点距极点的距离成反比：
Cp——压差影响系数； GH——水力参数影响系数； a3—— 与岩层性质有关的影响系 数，可由统计分析钻井实际资 料确定； Dv——垂直井深，m； Ps—— 实 际 的 钻 头 比 水 功 率 ， kW/cm2；
Psn——井底充分净化时要求的 钻头比水功率，kW/cm2；
vpen——井底充分净化时的钻速， m/h。
第五章
优选参数钻井
固定参数: 固定参数主要指地层参数，地层可钻性，地层对钻压、转速、 水力参数和钻井液参数的敏感指数，以及地温梯度、地层化学组分对钻 井液的适应性等。 可调控参数:可调参数主要指钻进中的机械参数、水力参数、钻井液性 能和流变参数三类大参数。 机械参数:指钻头类型，钻压与转速； 水力参数:指泵型选择、泵压、排量和水眼组合； 钻井液性能和流变参数指钻井液体系、密度、初切力、流变学模式、流 变参数。
（2） 钻压、转速对轴承磨损速度的影响
B——轴承磨损量，由轴承磨损分级标准确定； b——承轴工作系数，与钻头类型及钻井液性能有关， 由实际资料确定。
第二节 水力参数的优选
喷射钻井中从钻头喷嘴中喷出的钻井液射流，速度高、水功率大，不仅能使 岩屑及时迅速离开井底，始终保持静底清洁，而且在一定条件下能直接破碎岩石。 这就是喷射钻井能大幅度提高钻速的主要原因。因此，如何选择泵型、泵的工作 方式，优选泵压、排量、喷嘴组合是合理利用地面泵功率、他，提高钻井效率的 关键，也是水力参数优化钻井的中心内容。
令
射流动压力：射流具有一定的密度，又有一定的速度。在射流前进方向上遇到 障碍物时，射流将给障碍物一个压力，着个压力就是射流具有的动压力。 射流任一点的动压力与该点射流速度和射流液体密度有关：
其分布规律与速度分布分布规律相近： （1）在射流的任一截面上，中心动压力最大，自中心向外，动压力急剧衰减，在 射流边界上动压力为零。 （2）射流等速核内各处的动压力相等，都等于射流刚出口时的动压力。 （3）在射流中心轴线上，超过等速核以后，动压力急剧下降：
λ 称为射流中心线上的动压力降低系数。
2. 射流对井底的净化作用
作用 冲击压力： 冲击压力 漫流
翻转方向
岩屑
是当射流碰到井底后，将其动压力传递给井底所形成的，在数值大小上等于 射流到达井底时的动压力。 冲击压力在井底的作用特点： （1）射流冲击压力不是静压力，而是动压力；不是作用在整个井底，而是作用在射流 波及的小 圆面积上，就整个镜底而言，射流作用面积内的冲击压力高，而射流作用面 积以外压力较低。同时，就射流作用的面积而言，冲击压力也是极不均匀的，射流作 用中心压力高，离开中心则压力急剧下降。 （2）由于钻头的旋转，射流作用 的小圆面积在迅速移动。本来就不 射流作用的面积 均匀的压力分布，又在迅速发生变 井 化。 眼 射流作用中心 作用在井底岩屑上冲击压力极不均 中 匀，使岩屑产生一个翻转力矩，从 心 而离开井底。
ρ d= GDs +Δ ρ
井底压差
原因： 井底压差对刚破碎的岩屑有压持 效应，阻碍井底岩屑的即使清除，影响 钻头的破岩效率。
2.钻井液粘度对钻速的影响
钻井液粘度是通过对循环压力损耗和井底净化等作用的影响而间接影响钻速的。
钻 速
（埃凯尔）
运动粘度
3.钻井液固相含量及其分散性对钻速的影响
钻井液的固相含量对钻进速度和钻头消耗量都有严重的影响，因此必须严 格控制钻井液内的固相含量，一般应尽量采用固相含量低于4%的低固相钻井液。 对钻井液固相含量的深入研究发现，不仅固相含量对钻速有影响，固体颗粒的 分散度也对钻速有影响。实验证明，分散性钻井液不分散性钻井液钻速低，钻 井液内小于1μ m的胶体颗粒越多，对钻速的影响越大。
此外：钻井液含油、失水等对钻速也有影响。
二、 钻压、转速的影响
钻压、转速对钻速的影响 钻压、转速对钻头磨损的影响
1. 钻压、转速对钻速的影响
牙齿磨损对钻速的影响 钻 速 C2—— 牙齿磨损系数， 与牙齿特性及岩层性 质有关； h——牙齿磨损量， 以牙齿的相对磨损高 度表示。新钻头h=0， 牙齿全部磨损h=1 牙齿磨损量
所有的可调参数的优选都应以地层固定参数为依据。深入掌握这 些可调参数对钻进效益的影响规律，建立钻进数学模型，是实施优选参 数钻井的重要基础。
第一节 钻井参数作用机理
一、钻井液性能对钻速的影响
1.钻井液密度对钻速的影响
钻 速
（鲍格英）
Δ ρ —— 附加钻井液密 度，常取30～50 kg／ m3； GDs——地层压力梯度， Pa／m。
杨格钻速模式
杨格(Young)于1969年提出的杨格钻速模式。当岩层特性、钻头类型、以及钻 井液性能和水力参数一定时，K、WM、λ 、C2都是固定不变的常量，可由释放钻压法 等钻进试验和钻头资料确定。 后人在杨格模式中引入了考虑井底压差和水力参数影响的修正系数，便成为目前 广泛采用的修正杨格模式。即
一、射流对井底的净化作用
1. 射流的结构和特性
射流扩散角α ：射流刚出口一段 边界母线近似直线，并张开一定的 角度α 。表示射流的密集程度。 α 越小射流密集性越高，能量越 集中。
射流极点A： 延长射流收拢以前的边界母线 的交。 极点至喷嘴出口的长度JO：
a为射流扩散系数
射流边界收拢之前，在喷射距离为L的截面上，射流直径：