鉆井參數(shù)優(yōu)選

1、固定參數(shù)固定參數(shù): 固定參數(shù)主要指地層參數(shù)，地層可鉆性，地層固定參數(shù)主要指地層參數(shù)，地層可鉆性，地層對鉆壓、轉(zhuǎn)速、水力參數(shù)和鉆井液參數(shù)的敏感指數(shù)，以及對鉆壓、轉(zhuǎn)速、水力參數(shù)和鉆井液參數(shù)的敏感指數(shù)，以及地溫梯度、地層化學組分對鉆井液的適應性等。地溫梯度、地層化學組分對鉆井液的適應性等。 可調(diào)控參數(shù)可調(diào)控參數(shù):可調(diào)參數(shù)主要指鉆進中的機械參數(shù)、水力參可調(diào)參數(shù)主要指鉆進中的機械參數(shù)、水力參數(shù)、鉆井液性能和流變參數(shù)三類大參數(shù)。數(shù)、鉆井液性能和流變參數(shù)三類大參數(shù)。機械參數(shù)機械參數(shù):指鉆頭類型，鉆壓與轉(zhuǎn)速；指鉆頭類型，鉆壓與轉(zhuǎn)速；水力參數(shù)水力參數(shù):指泵型選擇、泵壓、排量和水眼組合；指泵型選擇、泵壓、排量和水

2、眼組合；鉆井液性能和流變參數(shù)鉆井液性能和流變參數(shù):指鉆井液體系、密度、初切力、指鉆井液體系、密度、初切力、流變學模式、流變參數(shù)。流變學模式、流變參數(shù)。 第五章第五章 噴射鉆井中從鉆頭噴嘴中噴出的鉆井液射流，噴射鉆井中從鉆頭噴嘴中噴出的鉆井液射流，速度速度高、水功率大，不僅能使巖屑及時迅速離開井底，始終高、水功率大，不僅能使巖屑及時迅速離開井底，始終保持靜底清潔，而且在一定條件下能直接破碎巖石。保持靜底清潔，而且在一定條件下能直接破碎巖石。這這就是噴射鉆井能大幅度提高鉆速的主要原因。因此，如就是噴射鉆井能大幅度提高鉆速的主要原因。因此，如何選擇泵型、泵的工作方式，優(yōu)選泵壓、排量、噴嘴組何選擇泵型

3、、泵的工作方式，優(yōu)選泵壓、排量、噴嘴組合是合理利用地面泵功率，提高鉆井效率的關鍵，也是合是合理利用地面泵功率，提高鉆井效率的關鍵，也是水力參數(shù)優(yōu)化鉆井的中心內(nèi)容。水力參數(shù)優(yōu)化鉆井的中心內(nèi)容。第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 l射流擴散角射流擴散角 ：射流射流剛出口一段邊界母剛出口一段邊界母線近似直線，并張線近似直線，并張開一定的角度開一定的角度 。表。表示射流的密集程度。示射流的密集程度。l 越小射流密集性越越小射流密集性越高，能量越集中。高，能量越集中。第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 射流剛出口時，具有噴射速度射流剛出口時，具有噴射速

4、度VO，各點的速度基本，各點的速度基本上是相等的。上是相等的。（1）在射流中心，由于受淹沒鉆井液和返回鉆井液影響在射流中心，由于受淹沒鉆井液和返回鉆井液影響較小，速度最高。在射流任一截面上，軸線上速度最高，較小，速度最高。在射流任一截面上，軸線上速度最高，自中心向外速度很快降低，到射流邊界上速度為零。自中心向外速度很快降低，到射流邊界上速度為零。（2）射流出口后有一段長度，這段長度內(nèi)的中心部分始射流出口后有一段長度，這段長度內(nèi)的中心部分始終保持剛出口時的速度終保持剛出口時的速度VO 。這段射流的中心部分稱為。這段射流的中心部分稱為射射流的等速核流的等速核。等速核長度以。等速核長度以LO表示。這

5、段射流稱為表示。這段射流稱為射流射流的初始段的初始段。超過初始段以后稱為。超過初始段以后稱為射流的基本段射流的基本段。第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 aLdaLdbooo令obVV aLdaLdVVLJLJVVoooooooo（3）從射流的軸線上看，初始從射流的軸線上看，初始段的軸線上，速度始終保持剛出段的軸線上，速度始終保持剛出口時的速度口時的速度VO 。超過初始段后。超過初始段后,基本段軸線上任一點的速度，與基本段軸線上任一點的速度，與該點距極點的距離成該點距極點的距離成反比反比：第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 射流動壓力：射流動

6、壓力：射流具有一定的密度和速度，在射流前射流具有一定的密度和速度，在射流前進方向上遇到障礙物時，射流將給障礙物一個壓力，這個進方向上遇到障礙物時，射流將給障礙物一個壓力，這個壓力就是射流具有的動壓力。壓力就是射流具有的動壓力。 射流任一點的動壓力與該點射流速度和射流液體密度射流任一點的動壓力與該點射流速度和射流液體密度有關：有關：221VPk （1）在射流的任一截面上，中心動壓力最大，自中心向在射流的任一截面上，中心動壓力最大，自中心向外，動壓力急劇衰減，在射流邊界上動壓力為零。外，動壓力急劇衰減，在射流邊界上動壓力為零。第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 2222a

7、LdaLdbVVPPoooook（2）射流等速核內(nèi)各處的動壓力相等，都等于射流剛出射流等速核內(nèi)各處的動壓力相等，都等于射流剛出口時的動壓力。口時的動壓力。（3）在射流中心軸線上，超過等速核以后，動壓力急劇在射流中心軸線上，超過等速核以后，動壓力急劇下降：下降：稱為射流稱為射流中心線上的中心線上的動壓力降低動壓力降低系數(shù)。系數(shù)。第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 2. 2. 射流對井底的凈化射流對井底的凈化作用作用沖擊壓力沖擊壓力漫流漫流沖擊壓力：沖擊壓力：是當射流碰到井底后，將其動壓力傳遞給井底是當射流碰到井底后，將其動壓力傳遞給井底所形成的，在數(shù)值大小上等于射流到達

8、井底時的動壓力。所形成的，在數(shù)值大小上等于射流到達井底時的動壓力。沖擊壓力在井底的沖擊壓力在井底的作用特點：作用特點：（1）射流沖擊壓力不是靜壓力，而是動壓力；不是作用射流沖擊壓力不是靜壓力，而是動壓力；不是作用在整個井底，而是作用在射流波及的小在整個井底，而是作用在射流波及的小 圓面積上。圓面積上。巖屑翻轉(zhuǎn)方向（2）由于鉆頭的旋轉(zhuǎn)，射流作用的小圓面積在迅速移動。由于鉆頭的旋轉(zhuǎn)，射流作用的小圓面積在迅速移動。本來就不均勻的壓力分布，又在迅速發(fā)生變化。本來就不均勻的壓力分布，又在迅速發(fā)生變化。第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 作用在井底巖屑上沖擊壓力極不均勻，使巖作用

9、在井底巖屑上沖擊壓力極不均勻，使巖屑產(chǎn)生一個屑產(chǎn)生一個翻轉(zhuǎn)力矩翻轉(zhuǎn)力矩，從而離開井底。，從而離開井底。 提高沖擊壓力提高沖擊壓力對井底的凈化作用對井底的凈化作用，必須提高沖擊壓，必須提高沖擊壓力梯度，需增大射力梯度，需增大射流出口動壓力和射流出口動壓力和射流壓力減低系數(shù)，流壓力減低系數(shù)，或縮小噴嘴直徑或縮小噴嘴直徑。射流作用中射流作用中心心井井眼眼中中心心射流作用的面積射流作用的面積第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 漫流的橫推作用：漫流的橫推作用：漫流是射流沖到井底后形成的沿井漫流是射流沖到井底后形成的沿井底的橫向流動。漫流是緊貼并平行于井底很薄的對井底遮底的橫向流

10、動。漫流是緊貼并平行于井底很薄的對井底遮蓋較好的一層橫向流動的液流，具有相當高的流速。其對蓋較好的一層橫向流動的液流，具有相當高的流速。其對井底巖屑產(chǎn)生橫向推動力或牽引力，從而使巖屑離開原破井底巖屑產(chǎn)生橫向推動力或牽引力，從而使巖屑離開原破碎點。碎點。作用特點：作用特點：第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 在縱向上，約在在縱向上，約在0.4mm0.4mm的高度上，漫流速度最的高度上，漫流速度最大，超過此高度后，漫流速度隨距井底高度的增加大，超過此高度后，漫流速度隨距井底高度的增加而迅速降低。要增大漫流流速，就要增大射流噴速而迅速降低。要增大漫流流速，就要增大射流噴速和

11、射流流量。和射流流量。增大射流噴速增大射流噴速減小噴射距減小噴射距增大增大 oQV射流清洗井底綜合結(jié)論：射流清洗井底綜合結(jié)論：第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 1.1.鉆井液密度對鉆速的影響鉆井液密度對鉆速的影響 二、鉆井液性能對鉆速的影響二、鉆井液性能對鉆速的影響d= GDsd= GDs + + 附加鉆井液密度，附加鉆井液密度，常取常取303050 kg50 kgm m3 3；GDs地層壓力梯度，地層壓力梯度，Pam。 原因：原因：井底壓差對剛破碎井底壓差對剛破碎的巖屑有壓持效應，阻礙的巖屑有壓持效應，阻礙井底巖屑的及時清除，影井底巖屑的及時清除，影響鉆頭的破巖效

12、率。響鉆頭的破巖效率。第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 2.2.鉆井液粘度對鉆速的影響鉆井液粘度對鉆速的影響 井底凈化井底凈化3.3.鉆井液固相含量及其鉆井液固相含量及其分散性對鉆速的影響分散性對鉆速的影響 鉆井液的固相含量鉆井液的固相含量對鉆進速度和鉆頭消耗對鉆進速度和鉆頭消耗量都有嚴重的影響，一量都有嚴重的影響，一般應盡量采用般應盡量采用固相含量固相含量低于低于4%4%的低固相鉆井液。的低固相鉆井液。循環(huán)壓力損耗循環(huán)壓力損耗第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 對鉆井液固相含量的深入研究發(fā)現(xiàn)，不僅對鉆井液固相含量的深入研究發(fā)現(xiàn)，不僅固相含

13、量對鉆速有影響，固體顆粒的分散度也對固相含量對鉆速有影響，固體顆粒的分散度也對鉆速有影響。鉆速有影響。實驗證明，分散性鉆井液不分散性實驗證明，分散性鉆井液不分散性鉆井液鉆速低，鉆井液內(nèi)小于鉆井液鉆速低，鉆井液內(nèi)小于1m1m的膠體顆粒越的膠體顆粒越多，對鉆速的影響越大。多，對鉆速的影響越大。 此外：此外：鉆井液含油、失水等對鉆速也有影響。鉆井液含油、失水等對鉆速也有影響。 第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 1. 鉆壓、轉(zhuǎn)速對鉆速的影響鉆壓、轉(zhuǎn)速對鉆速的影響dpeMpeWvWWv)(nvpe第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 牙齒磨損對鉆速的影

14、響牙齒磨損對鉆速的影響hvpe2C11C2牙齒磨損系數(shù)牙齒磨損系數(shù)h牙齒磨損量，新鉆頭牙齒磨損量，新鉆頭h=0，牙齒全部磨損，牙齒全部磨損h=1 )(MpeWWv第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 hCnW-WKvMpe211hvpe2C11nvpe)(MpeWWv第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 楊格楊格(Young)(Young)于于19691969年提出的楊格鉆速模式。年提出的楊格鉆速模式。當巖層當巖層特性、鉆頭類型、以及鉆井液性能和水力參數(shù)一定時，特性、鉆頭類型、以及鉆井液性能和水力參數(shù)一定時，K K、W WM M、C C2 2都是

15、固定不變的常量都是固定不變的常量，可由釋放鉆壓法等鉆進，可由釋放鉆壓法等鉆進試驗和鉆頭資料確定。試驗和鉆頭資料確定。 在楊格模式中引入考慮井底壓差和水力參數(shù)影響的修在楊格模式中引入考慮井底壓差和水力參數(shù)影響的修正系數(shù)，便成為修正楊格模式。即正系數(shù)，便成為修正楊格模式。即 hC11)nW-(WCKCv2MHppe)-(GDexpaCdDsv3psnsHPPC0.31sn0.8527Ppenv第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 Cp壓差影響系數(shù)；壓差影響系數(shù)；GH水力參數(shù)影響系數(shù)；水力參數(shù)影響系數(shù)；a3與巖層性質(zhì)有關的影響系數(shù)，可由與巖層性質(zhì)有關的影響系數(shù)，可由統(tǒng)計分析鉆

16、井實際資料確定；統(tǒng)計分析鉆井實際資料確定；Dv垂直井深，垂直井深，m；Ps實際的鉆頭比水功率，實際的鉆頭比水功率，kW/cm2；Psn井底充分凈化時要求的鉆頭比水井底充分凈化時要求的鉆頭比水功率，功率，kW/cm2；vpen井底充分凈化時的鉆速，井底充分凈化時的鉆速，m/h。 第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 2. 2. 鉆壓、轉(zhuǎn)速對鉆頭磨損的影響鉆壓、轉(zhuǎn)速對鉆頭磨損的影響 （1 1） 鉆壓、轉(zhuǎn)速對牙齒磨損速度的影響鉆壓、轉(zhuǎn)速對牙齒磨損速度的影響 h)CW)(1D-(D)nQn(QAdtdh112321f第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理

17、lQ1，Q2由鉆頭類型決定的系數(shù)；由鉆頭類型決定的系數(shù)；lD1，D2鉆壓影響系數(shù)，其值與牙輪鉆壓影響系數(shù)，其值與牙輪鉆頭尺寸有關；鉆頭尺寸有關；lC1牙齒磨損系數(shù)；牙齒磨損系數(shù)；lAf地層研磨性系數(shù)，其含義是當鉆地層研磨性系數(shù)，其含義是當鉆壓、轉(zhuǎn)速和牙齒的磨損狀況一定時，牙壓、轉(zhuǎn)速和牙齒的磨損狀況一定時，牙輪鉆頭牙齒的磨損速度與地層的研磨性輪鉆頭牙齒的磨損速度與地層的研磨性成正比。成正比。 第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 （2 2） 鉆壓、轉(zhuǎn)速對軸承磨損速度的影響鉆壓、轉(zhuǎn)速對軸承磨損速度的影響 第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 lB軸承

18、磨損量，由軸承磨損分級標軸承磨損量，由軸承磨損分級標準確定；準確定；lb承軸工作系數(shù)，與鉆頭類型及鉆承軸工作系數(shù)，與鉆頭類型及鉆井液性能有關，由實際資料確定。井液性能有關，由實際資料確定。 nWb1dtdB1.5第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 鉆井參數(shù)作用機理鉆井參數(shù)作用機理 射流水力參數(shù)包括：射流水力參數(shù)包括：噴射速度噴射速度射流沖擊力射流沖擊力射流水功率射流水功率1. 1. 射流水力參數(shù)射流水力參數(shù) Wj=dQ2Ant vj=QAnt 2nt32AQPjd第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 2. 2. 鉆頭水力參數(shù)鉆頭水力參數(shù)鉆頭水力參數(shù)包括鉆頭水力參數(shù)包括鉆頭壓力降鉆頭

19、壓力降鉆頭水功率鉆頭水功率2nt22bA2CQdp（1 1）鉆頭壓降）鉆頭壓降)1/(1C第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 鉆頭前后的泥漿速度鉆頭前后的泥漿速度和壓力分別為和壓力分別為p1、v1和和p2、v2，噴最高，噴最高H，根據(jù)伯努力，根據(jù)伯努力方程，可以寫出方程，可以寫出：hpp2gv2gv H222211 2gv22h h h是泥漿流過噴嘴是泥漿流過噴嘴后損失的水頭后損失的水頭, ,令令第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 2nt22bA2CQdp（2）鉆頭水功率）鉆頭水功率t2n23dbbA2CQQpP 所以所以2gv)1 (2221 pp

20、2gv)11(122221 pp2222222122gv)11(1Cvpppb)1/(1C 令令: 為能量轉(zhuǎn)換系數(shù)為能量轉(zhuǎn)換系數(shù)第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 （2）用鉆頭水力參數(shù)表示射流水）用鉆頭水力參數(shù)表示射流水力參數(shù)力參數(shù)bd2jp2Cv鉆頭水力參數(shù)和射流水鉆頭水力參數(shù)和射流水力參數(shù)間力參數(shù)間關系關系 C -C - 表示的是能量轉(zhuǎn)換效率表示的是能量轉(zhuǎn)換效率 PCPb2jbnt2jpA2CW第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 1. 1. 水功率傳遞的基本關系式水功率傳遞的基本關系式 p ps s=p=pg g+p+pi i+p+pa a+p+

21、pb b=p=pcscs+p+pb bP Ps s=P=Pg g+P+Pi i+P+Pa a+P+Pb b=P=Pcscs+P+Pb bppg g，ppi i，ppa a，p ps s分別為地面管匯、鉆柱內(nèi)部、分別為地面管匯、鉆柱內(nèi)部、環(huán)形空間的壓力損耗及地面泵壓；環(huán)形空間的壓力損耗及地面泵壓； Pg，Pi，Pa，Ps分別為地面管匯、鉆柱內(nèi)部、環(huán)分別為地面管匯、鉆柱內(nèi)部、環(huán)形空間的功率損耗地面泵的功率。形空間的功率損耗地面泵的功率。第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 2. 2. 循環(huán)系統(tǒng)壓力損耗的計算循環(huán)系統(tǒng)壓力損耗的計算 管內(nèi)紊流：管內(nèi)紊流：環(huán)空內(nèi)紊流：環(huán)空內(nèi)紊流：id

22、Lvf2i2PphddLvf2a2P第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 (1) (1) 管內(nèi)層流管內(nèi)層流 (2) (2) 環(huán)空內(nèi)層流環(huán)空內(nèi)層流 (3) (3) 流動狀流動狀態(tài)的判別態(tài)的判別(4) (4) 紊流流態(tài)下壓力損耗的計算紊流流態(tài)下壓力損耗的計算l f管路的水力摩阻系數(shù)；管路的水力摩阻系數(shù)； l di，dp，dh分別為圓管內(nèi)徑、鉆柱分別為圓管內(nèi)徑、鉆柱外徑和井眼直徑，外徑和井眼直徑，m； l v平均流速，平均流速，m/s。 第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 在在紊流狀態(tài)紊流狀態(tài)下，為了便于工程計算，通常將下，為了便于工程計算，通常將f與與Re

23、的實驗曲線用下式來近似計算：的實驗曲線用下式來近似計算：pvivd2 .3Re 式中的式中的A對不同類型的鉆桿和環(huán)形空間的取值不同。對不同類型的鉆桿和環(huán)形空間的取值不同。對于內(nèi)平鉆桿，對于內(nèi)平鉆桿，A=0.053；對于貫眼接頭的鉆桿內(nèi)和環(huán)形；對于貫眼接頭的鉆桿內(nèi)和環(huán)形空間，空間，A=0.059。 第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 -0.25eARf 對于對于管內(nèi)流管內(nèi)流： 對于對于環(huán)空流：環(huán)空流：pvphvdd)(2 . 3Re 對于管內(nèi)流：(5) 循環(huán)系統(tǒng)壓力損耗計算公式的簡化處理循環(huán)系統(tǒng)壓力損耗計算公式的簡化處理 對于對于管內(nèi)流管內(nèi)流，用紊流，用紊流：第五章第五章

24、第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 2 .02 .025.0)2 .3()2 .3(fvdAvdAipvpvi8 .18 .48 .18 .02 .08 .122 .18 .18 .02 .02 .02 .18 .18 .02 .02 .022 .02 .02i)41()2 .3(2)2 .3(2)2 .3(22PKQdLQBddLQAdLvAdLvvdAdLvfiiipvipvpviipvi第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 ppcscs=(K=(Kg g+K+Kp p+K+Kc c)Q)Q1.81.8=K=KcscsQ Q1.81.8其中其中 Kcs=Kg+K

25、p+Kc 4.8444.8334.8224.8110.2P0.8dgdLdLdLdL0.12975K1.8ph3ph4.8pip2 . 02P0.8dp)d(d)d-(d 0.14444dBLK1.8ch3ch4.8cic0.2p0.8c)d(d)d-(d 0.14444d0.12975LK第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 令令 Kp=mLp Kg+Kc-mLc=n pcs=KcsQ1.8=(mDw+n)Q1.8 第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 (6) 提高鉆頭水力參數(shù)的途徑提高鉆頭水力參數(shù)的途徑 QA2CQKp2nt22d2bb1.8cs2b

26、csbsQKQKppp2.8cs3blbsQKQKPPP第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 提高鉆頭水提高鉆頭水力參數(shù)的可力參數(shù)的可行途徑行途徑通過優(yōu)選鉆井液排量，使通過優(yōu)選鉆井液排量，使噴射鉆井在最優(yōu)條件下工噴射鉆井在最優(yōu)條件下工作。作。 通過改變地面泵的條件提通過改變地面泵的條件提高泵壓和泵功率；高泵壓和泵功率；通過減少鉆井液密度、鉆通過減少鉆井液密度、鉆井液粘度降低循環(huán)系統(tǒng)的井液粘度降低循環(huán)系統(tǒng)的壓力損耗系數(shù)；壓力損耗系數(shù)；通過減少噴嘴直徑，提高通過減少噴嘴直徑，提高鉆頭壓降系數(shù)；鉆頭壓降系數(shù)；第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 水力參數(shù)設計實

27、質(zhì)：水力參數(shù)設計實質(zhì)：在一定的條件參數(shù)（泵功率、泵在一定的條件參數(shù)（泵功率、泵壓、最低環(huán)空返速、井深）下選擇手段參數(shù)（排量、噴壓、最低環(huán)空返速、井深）下選擇手段參數(shù)（排量、噴嘴直徑）使噴射速度、射流沖擊力、射流水功率等鉆頭嘴直徑）使噴射速度、射流沖擊力、射流水功率等鉆頭和射流水力參數(shù)等目標參數(shù)獲得最優(yōu)工作效果。和射流水力參數(shù)等目標參數(shù)獲得最優(yōu)工作效果。1. 1. 最低環(huán)空返速的確定最低環(huán)空返速的確定 slasc-vvv 第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 vcvas稱為稱為巖屑舉升效率巖屑舉升效率或或傳輸比傳輸比，現(xiàn)場上通常采，現(xiàn)場上通常采用它來衡量井眼凈化程度。實踐表明

28、，用它來衡量井眼凈化程度。實踐表明，vcvas0.5以以后即能保證井眼清潔。因此，最大的巖屑滑落速度應為后即能保證井眼清潔。因此，最大的巖屑滑落速度應為vsl=0.5vas，或最低的環(huán)空返速應為，或最低的環(huán)空返速應為vas=2vsl。3/13/13/2007070eddsssl)-(d.vKnnv-ddn-nasphe312121莫爾莫爾(Moore)提出的關系式：提出的關系式： 第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 2. 2. 泵的工作狀態(tài)泵的工作狀態(tài) rrrQpP 第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 3. 3. 噴射鉆井工作方式及最噴射鉆井工作方式

29、及最優(yōu)條件優(yōu)條件 .81Q-Kppcssb81.cssvjQ-KpKv 81.csswjQ-KpQKW )(81.cssbQ-KpQP C/2vKcKw2第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 (1) 最大鉆頭水功率工作方式最大鉆頭水功率工作方式Pbmax 當泵處在額定泵功率工作狀態(tài)時，當泵處在額定泵功率工作狀態(tài)時，Ps=Pr,psPs=Pr,ps=Pr/Q=Pr/Q，則有則有 82.csrbQ-KPP 82.csrbQQ-KpP 可見，隨著排量可見，隨著排量Q Q的增大，鉆頭水功率的增大，鉆頭水功率PbPb將不斷降低；將不斷降低；Q Q減小，減小，PbPb總是增大。但由于在

30、總是增大。但由于在Ps=PrPs=Pr工作狀態(tài)下，排量工作狀態(tài)下，排量最小只能等于最小只能等于QrQr。所以，在。所以，在Ps=PrPs=Pr工作狀態(tài)下，工作狀態(tài)下，實際獲得實際獲得PbmaxPbmax的條件為：的條件為：Q=QrQ=Qr。 當泵處于額定泵壓工作狀態(tài)時，當泵處于額定泵壓工作狀態(tài)時，psps=pr,=pr,則鉆頭水功則鉆頭水功率可表示為率可表示為第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 rrcsp.p.p3570821于是可得其于是可得其最優(yōu)條件最優(yōu)條件為為0ddQPb若獲得若獲得PbmaxPbmax，必有條件，必有條件，第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選

31、水力參數(shù)的優(yōu)選 (2) 最大射流沖擊力工作方式最大射流沖擊力工作方式Wjmax 當泵處在額定泵功率工作狀態(tài)時，當泵處在額定泵功率工作狀態(tài)時，Ps=Pr,psPs=Pr,ps=Pr/Q=Pr/Q，則有則有 83.csrwjQQ-KPKW rcsP.P8310ddQWj獲得獲得WjmaxWjmax的條件應為的條件應為即即: : 但在實際工作中，要求但在實際工作中，要求Q QQ Qr r是不合適的。因此，在是不合適的。因此，在額定泵功率工作狀態(tài)下，通常不采用所得的理論條件，而額定泵功率工作狀態(tài)下，通常不采用所得的理論條件，而以以Q=QQ=Qr r為最優(yōu)條件。為最優(yōu)條件。第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水

32、力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 rrcsp.p.p52609110ddQWj利用利用求得獲取求得獲取WjmaxWjmax的條件為的條件為832.csrwjQ-KQpKW 當泵處于額定泵壓工作狀態(tài)時，當泵處于額定泵壓工作狀態(tài)時，p ps s=p=pr r, ,則鉆頭水功率則鉆頭水功率可表示為可表示為第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 81.csrvjQ-KQPKv 81.csrvjQ-KpKv (3) (3) 最大射流噴速工作方式最大射流噴速工作方式vjmax在額定泵功率工作狀態(tài)下，在額定泵功率工作狀態(tài)下，vj可表示為可表示為在額定泵壓工作狀態(tài)下，在額定泵壓工作狀態(tài)下，vjvj

33、可表示為可表示為 可見，不管在哪種泵工作狀態(tài)下，隨著可見，不管在哪種泵工作狀態(tài)下，隨著Q Q的減小，的減小，vjvj總是增加的。實際上，若使環(huán)空上返的鉆井液完成攜屑的總是增加的。實際上，若使環(huán)空上返的鉆井液完成攜屑的任務，排量必須滿足井眼凈化所要的最低值任務，排量必須滿足井眼凈化所要的最低值QaQa。因此，。因此，Q Q最小只能等于最小只能等于QaQa。實際工作中，。實際工作中，vjmaxvjmax的最優(yōu)條件為的最優(yōu)條件為Q=QaQ=Qa。第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 4. 4. 臨界井深的確定臨界井深的確定 (1) Pbmax(1) Pbmax方式的工作圖象方式的

34、工作圖象及臨界井深及臨界井深 2.8)( -QnmDPPwrb2.8)( -QnmDQpPwrb當當QQr時時當當Q QQrQr時時第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 mnmQp.Da.rcr8123570對 于對 于 第 二 臨 界 深第 二 臨 界 深 ( 3( 3 點點 ) ) ， 最 優(yōu) 條 件 滿 足， 最 優(yōu) 條 件 滿 足pcspcs=0.357pr=0.357pr，及，及Q=QaQ=Qa于是有于是有mnmQp.D.rrcr8113570對于對于第一臨界井深第一臨界井深(2(2點點) )，最優(yōu)條件既滿足，最優(yōu)條件既滿足Q=QQ=Qr r，又滿足又滿足ppcs

35、cs=0.357p=0.357pr r，于是有，于是有第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 (2) W(2) Wjmaxjmax方式的工作圖及臨界井深方式的工作圖及臨界井深 3.8)( -QnmDQPKWwrwj832)(.wrwjQnmD-QpKW當當Q QQ Qr r時時當當Q QQrQr時時第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 mnmQp.Da.rcr8125260 對于對于第二臨界井深第二臨界井深(4(4點點) )，最優(yōu)條件滿足，最優(yōu)條件滿足pcs=0.526prpcs=0.526pr，及，及Q=QaQ=QamnmQp.Dr.rcr8115260

36、 對于對于第一臨界井深第一臨界井深(3(3點點) )，最優(yōu)條件既滿足，最優(yōu)條件既滿足Q=QQ=Qr r，又滿足又滿足ppcscs=0.526p=0.526pr r第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 5. 5. 最優(yōu)排量和噴嘴直徑的確定最優(yōu)排量和噴嘴直徑的確定 1/1.83570 nmDp.Qwrop8115260./wropnmDp.Q對于對于P Pbmaxbmax方式方式(Dcr1DwDcr2)(Dcr1DwDcr2)對于對于WjmaxWjmax方式方式(Dcr1DwDcr2)(Dcr1DwDcr2)第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 412221

37、251/bopdnpC.Qd41222ne8d/bopdpCQ 對于兩種不同的工作方式，實際上泵總是以額定泵壓對于兩種不同的工作方式，實際上泵總是以額定泵壓p pr r為系統(tǒng)提供壓力的，因此，為系統(tǒng)提供壓力的，因此，針對每個井深所確定的排量針對每個井深所確定的排量Q Qopop，可以計算出循環(huán)系統(tǒng)壓力損耗，可以計算出循環(huán)系統(tǒng)壓力損耗ppcscs，于是即可確定，于是即可確定出鉆頭壓降出鉆頭壓降ppb b，即，即ppb b=p=pr r-p-pcscs進而由鉆頭壓降公式進而由鉆頭壓降公式得出噴嘴當量直徑得出噴嘴當量直徑對于對于三個等徑噴嘴三個等徑噴嘴，每個噴嘴的直徑可寫為，每個噴嘴的直徑可寫為第五

38、章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 水力參數(shù)的優(yōu)選水力參數(shù)的優(yōu)選 一、一、 建立目標函數(shù)建立目標函數(shù) 以單位進尺成本以單位進尺成本C作為優(yōu)選鉆進參數(shù)目標函數(shù)作為優(yōu)選鉆進參數(shù)目標函數(shù): : HtttCCCdcntrbCb鉆頭成本，元；鉆頭成本，元； Cr鉆機作業(yè)費，元鉆機作業(yè)費，元h；tt起下鉆時間，起下鉆時間，h； tcn接單根時間，接單根時間，h；td鉆頭工作時間，鉆頭工作時間，h； H鉆頭總進尺，鉆頭總進尺，m。 第五章第五章 第三節(jié)第三節(jié) 鉆進參數(shù)優(yōu)選鉆進參數(shù)優(yōu)選 hCWDDnQnQAthf11232111ddhCnWWCKCtHvMHppe211dd 鉆頭總進尺及其工作時間，可由鉆頭總進尺及其工作

39、時間，可由修正楊格鉆速模修正楊格鉆速模式和鉆頭牙齒磨損模式式和鉆頭牙齒磨損模式確定確定 第五章第五章 第三節(jié)第三節(jié) 鉆進參數(shù)優(yōu)選鉆進參數(shù)優(yōu)選 hCtnWWCKCHMHp21ddhhCnQnQAWDDtfd1d132112 hhChCnQnQAWDDnWWCKCHfMHpd11d2132112hhChCnQnQAWDDnWWCKCHfhfMHpd11d02132112H0 fffMHphCCCChnQnQAWDDnWWCKCH2221221321121lnCC第五章第五章 第三節(jié)第三節(jié) 鉆進參數(shù)優(yōu)選鉆進參數(shù)優(yōu)選 J當牙齒磨損量當牙齒磨損量h=0時的初始鉆速，時的初始鉆速，mh；S牙齒磨損量牙齒磨

40、損量h=0時的牙齒初始磨損速度，其倒數(shù)相當時的牙齒初始磨損速度，其倒數(shù)相當于不考慮牙齒磨損影響時的鉆頭理論壽命，于不考慮牙齒磨損影響時的鉆頭理論壽命，h-1；JS值即為不考慮牙齒磨損影響時的鉆頭理論進尺值即為不考慮牙齒磨損影響時的鉆頭理論進尺E考慮牙齒磨損對鉆速和磨損速度影響后的進尺系數(shù)?？紤]牙齒磨損對鉆速和磨損速度影響后的進尺系數(shù)。 ESJH nW-WKCCJMHp)( 12321W-DDnQnQASfffhCC-CChCCE22212211ln 令：令：則：則：第五章第五章 第三節(jié)第三節(jié) 鉆進參數(shù)優(yōu)選鉆進參數(shù)優(yōu)選 hhCnQnQAWDDtfd1d132112若將：若將： 對牙齒最終磨損量對

41、牙齒最終磨損量hfhf進行積分，可以求出牙齒進行積分，可以求出牙齒最終磨損量為最終磨損量為hfhf時的鉆頭壽命：時的鉆頭壽命：hhCnQnQAWDDtfhfd1d1032112t0d21321122fffdhChnQnQAWDDt令：令： 212ffhChFSFtdhfhf牙齒最終磨損量。牙齒最終磨損量。F考慮到牙齒磨損對考慮到牙齒磨損對鉆速和磨損速度影響鉆速和磨損速度影響后的鉆頭壽命系數(shù)；后的鉆頭壽命系數(shù)；與與E相似，是最終磨相似，是最終磨損量的函數(shù)損量的函數(shù) 第五章第五章 第三節(jié)第三節(jié) 鉆進參數(shù)優(yōu)選鉆進參數(shù)優(yōu)選 鉆進目標函數(shù)可表示為鉆進目標函數(shù)可表示為：JEFStStSCCCJEFStSt

42、CSCESJSFttCCCcntrbrcntrbcntrb令：令： ttCCtcntrbete鉆頭與起下鉆和接單根成本鉆頭與起下鉆和接單根成本的折算時間，的折算時間，h；當鉆頭成本一定；當鉆頭成本一定時，時，te僅與起下鉆和接單根時間有僅與起下鉆和接單根時間有關，而與鉆進參數(shù)無關。關，而與鉆進參數(shù)無關。 FStJECCer第五章第五章 第三節(jié)第三節(jié) 鉆進參數(shù)優(yōu)選鉆進參數(shù)優(yōu)選 ffMpHffferhCC-CChCCnW-WKCChChW-DDnQnQAtCC222122121123211ln2則目標函數(shù)可表達為含則目標函數(shù)可表達為含五個變量五個變量(W(W，n n，h hf f，C CH H，C

43、 Cp p) )的關系式的關系式第五章第五章 第三節(jié)第三節(jié) 鉆進參數(shù)優(yōu)選鉆進參數(shù)優(yōu)選 二、二、 目標函數(shù)的極值點目標函數(shù)的極值點 00000pHfCC; CC;hC; nC;WC 牙齒磨損量牙齒磨損量h h 1h 1h0 0軸承磨損量軸承磨損量B B 1B 1B0 0鉆壓鉆壓W W W WM M0 0時，時， D D2 2D D1 1W WW WM M W WM M0 0時，時， D D2 2D D1 1W W0 0 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n n0 第五章第五章 第三節(jié)第三節(jié) 鉆進參數(shù)優(yōu)選鉆進參數(shù)優(yōu)選 鉆壓、轉(zhuǎn)速和牙齒磨損量，在數(shù)值上都有一定限制。鉆壓、轉(zhuǎn)速和牙齒磨損量，在數(shù)值上都有一定限制。歸納起來可用四

44、組不等式描述。歸納起來可用四組不等式描述。51.fbnWbBt fff.fhChnQnQbAnWW-DD B2132151122fffbhC hnQnQAW-DDt21321122 )()( 對于同一個鉆頭，軸承磨損量與牙齒磨損量始終保對于同一個鉆頭，軸承磨損量與牙齒磨損量始終保持著嚴格的對應關系。因為同一個鉆頭的工作壽命持著嚴格的對應關系。因為同一個鉆頭的工作壽命tb同同時為牙齒磨損量或軸承磨損量的函數(shù)。即時為牙齒磨損量或軸承磨損量的函數(shù)。即 第五章第五章 第三節(jié)第三節(jié) 鉆進參數(shù)優(yōu)選鉆進參數(shù)優(yōu)選 1. 1. 鉆頭最優(yōu)磨損量鉆頭最優(yōu)磨損量0fhC 01ln112123212222212121

45、WDDnQnQtAhChCC-CChCChCefffff 三元超越方程式，它在三元超越方程式，它在W-n-hf三維空間中組成一個曲三維空間中組成一個曲面，稱為面，稱為最優(yōu)磨損面最優(yōu)磨損面。但因鉆進成本函數(shù)受到四個不等式。但因鉆進成本函數(shù)受到四個不等式的約束，凡在可行集以外的最優(yōu)磨損量都是不可取的，這的約束，凡在可行集以外的最優(yōu)磨損量都是不可取的，這時時只能用可行集上的極限磨損量作為最優(yōu)磨損量。只能用可行集上的極限磨損量作為最優(yōu)磨損量。 第五章第五章 第三節(jié)第三節(jié) 鉆進參數(shù)優(yōu)選鉆進參數(shù)優(yōu)選 給定給定n和和hf值時，求最優(yōu)鉆壓的通式。解此方程式可值時，求最優(yōu)鉆壓的通式。解此方程式可以獲得以獲得兩個

46、鉆壓值兩個鉆壓值，一個大于，一個大于D2D1，另一個小于，另一個小于D2D1 。由于前者不屬于目標函數(shù)的可行集，故。由于前者不屬于目標函數(shù)的可行集，故其解應是小其解應是小于于D2D1的解。的解。 2. 2. 最優(yōu)鉆壓最優(yōu)鉆壓 0WC2/11212Mop-WDDFWFWFWDDW1321DnQnQAtWfe第五章第五章 第三節(jié)第三節(jié) 鉆進參數(shù)優(yōu)選鉆進參數(shù)優(yōu)選 3. 3. 最優(yōu)轉(zhuǎn)速最優(yōu)轉(zhuǎn)速 0 nC312132312132322322/opYX-XYX Xn2123QAtW-DDFXfe2131QQY 是根據(jù)給定鉆壓是根據(jù)給定鉆壓W和鉆頭磨損量和鉆頭磨損量hf求最優(yōu)轉(zhuǎn)速的通用求最優(yōu)轉(zhuǎn)速的通用公式。

47、該條件方程公式。該條件方程共有三個解共有三個解，一個實數(shù)解和兩個復數(shù)解。，一個實數(shù)解和兩個復數(shù)解。對于鉆進參數(shù)來說，對于鉆進參數(shù)來說，只有實數(shù)解才有意義只有實數(shù)解才有意義。第五章第五章 第三節(jié)第三節(jié) 鉆進參數(shù)優(yōu)選鉆進參數(shù)優(yōu)選 在實際工作中，一般都根據(jù)鄰井或同口井上一個鉆頭在實際工作中，一般都根據(jù)鄰井或同口井上一個鉆頭資料，資料，先確定牙齒或軸承的合理磨損量，然后根據(jù)鉆機設先確定牙齒或軸承的合理磨損量，然后根據(jù)鉆機設備條件確定轉(zhuǎn)速的允許范圍，最后求不同鉆壓轉(zhuǎn)速配合備條件確定轉(zhuǎn)速的允許范圍，最后求不同鉆壓轉(zhuǎn)速配合時的鉆井成本，從中找出成本最低的最優(yōu)鉆壓轉(zhuǎn)速配合。時的鉆井成本，從中找出成本最低的最優(yōu)

48、鉆壓轉(zhuǎn)速配合。 例：某井段例：某井段地層的可鉆性系數(shù)為地層的可鉆性系數(shù)為2.32.31010-6-6，研磨性系數(shù)，研磨性系數(shù)為為2.282.281010-3-3，門限鉆壓為，門限鉆壓為1.01.010104 4N N，轉(zhuǎn)速指數(shù)為，轉(zhuǎn)速指數(shù)為0.680.68。擬采用擬采用215mm215mm的的2121型鉆頭鉆進（型鉆頭鉆進（D D2 2=6.44,D=6.44,D1 1=1.433=1.4331010-5-5, , Q Q1 1=1.5, Q=1.5, Q2 2=6.53=6.531010-5-5, C, C1 1=5, C=5, C2 2=3.68, C=3.68, CH H=1, Cp=1

49、=1, Cp=1）。）。鉆頭成本為鉆頭成本為900900元，鉆機作業(yè)費用為元，鉆機作業(yè)費用為250250元元/ /小時，起下鉆小時，起下鉆時間為時間為5.57h5.57h，試求轉(zhuǎn)速為，試求轉(zhuǎn)速為50r/min50r/min，h hf f=1.0=1.0時的最優(yōu)鉆時的最優(yōu)鉆壓、鉆頭壽命和鉆進成本。壓、鉆頭壽命和鉆進成本。第五章第五章 第三節(jié)第三節(jié) 鉆進參數(shù)優(yōu)選鉆進參數(shù)優(yōu)選 解：解：最優(yōu)鉆壓：最優(yōu)鉆壓：2/ 11212Mop-WDDFWFWFWDDW1321DnQnQAtWfe若求最優(yōu)鉆壓，必須先計算出若求最優(yōu)鉆壓，必須先計算出t te e、F F ttCCtcntrbe35. 975. 5250

50、9005 . 3251221ffhChF第五章第五章 第三節(jié)第三節(jié) 鉆進參數(shù)優(yōu)選鉆進參數(shù)優(yōu)選 N105 .3588.355215100 . 110433. 144. 66 .353476 .353476 .3534710433. 144. 642/1455-Wop6 .353475 . 36 .123716FW6 .12371610433. 1501053. 6505 . 11028. 235. 953531321DnQnQAtWfe第五章第五章 第三節(jié)第三節(jié) 鉆進參數(shù)優(yōu)選鉆進參數(shù)優(yōu)選 鉆頭壽命：鉆頭壽命： h25915.242 )()( 2132112fffbhC hnQnQAW-DDt最低

51、鉆井成本最低鉆井成本 ：ffMpHffferhCC-CChCCnW-WKCChChW-DDnQnQAtCC222122121123211ln2FStJECCer14048. 0 12321W-DDnQnQASf第五章第五章 第三節(jié)第三節(jié) 鉆進參數(shù)優(yōu)選鉆進參數(shù)優(yōu)選 米元/7 .87208. 1353.115 . 314048. 035. 9250FStJECCer35319779.11501088.355215103 . 2)(68. 046nW-WKCCJMHp208. 168. 31ln68. 3568. 3168. 351ln22221221ffhCC-CChCCE第五章第五章 第三節(jié)第三

52、節(jié) 鉆進參數(shù)優(yōu)選鉆進參數(shù)優(yōu)選 多元回歸鉆速多元回歸鉆速方程，是把影響鉆進速度的各因素歸納方程，是把影響鉆進速度的各因素歸納成一個數(shù)學表達式，能夠?qū)崿F(xiàn)同時確定最優(yōu)鉆壓轉(zhuǎn)速成一個數(shù)學表達式，能夠?qū)崿F(xiàn)同時確定最優(yōu)鉆壓轉(zhuǎn)速和水力參數(shù)等多種因素，使最優(yōu)化鉆井技術又向前邁進和水力參數(shù)等多種因素，使最優(yōu)化鉆井技術又向前邁進了一步。了一步。 鮑戈因鮑戈因(Bourgoyne(Bourgoyne) )和楊格運用多元回歸分析法，和楊格運用多元回歸分析法，考慮了考慮了井深、巖層特性、井底壓差、鉆壓、轉(zhuǎn)速及水力井深、巖層特性、井底壓差、鉆壓、轉(zhuǎn)速及水力參數(shù)等八個主要因素參數(shù)等八個主要因素對鉆速的綜合影響，建立了一個多

53、對鉆速的綜合影響，建立了一個多元鉆速回歸方程。元鉆速回歸方程。 一、一、 多元鉆速模式多元鉆速模式第五章第五章 第四節(jié)第四節(jié) 多元鉆進模式多元鉆進模式 式中所考慮的八項因素為：式中所考慮的八項因素為：1) 常數(shù)項常數(shù)項a0為巖石可鉆性系數(shù)，其中包括巖石強度，以為巖石可鉆性系數(shù)，其中包括巖石強度，以及與可鉆性有關的鉆頭類型和鉆井液性能等對鉆速的影及與可鉆性有關的鉆頭類型和鉆井液性能等對鉆速的影響。響。 jjjwXaatD10expdd第五章第五章 第四節(jié)第四節(jié) 多元鉆進模式多元鉆進模式 2)a1X1為巖層埋藏深度，即所鉆井深對鉆速的影響。在正為巖層埋藏深度，即所鉆井深對鉆速的影響。在正常情況下，

54、巖層的壓實程度隨埋藏深度的增加而增加，因常情況下，巖層的壓實程度隨埋藏深度的增加而增加，因此鉆速指數(shù)將隨井深的增加而下降。指數(shù)此鉆速指數(shù)將隨井深的增加而下降。指數(shù)X1為井深為井深Dw的的函數(shù)。取函數(shù)。取3000 m處的相對鉆速為處的相對鉆速為1.0，則，則exp(a1X1)=1.0，所以所以 w-DX300013)a2X2為巖層致密性對鉆速的影響。它與巖層的埋藏深為巖層致密性對鉆速的影響。它與巖層的埋藏深度度Dw (m)及孔隙壓力梯度及孔隙壓力梯度GDp有關。鉆井實踐證明，鉆有關。鉆井實踐證明，鉆速常隨地層孔隙壓力梯度的增加而加快?，F(xiàn)以孔隙壓力速常隨地層孔隙壓力梯度的增加而加快?，F(xiàn)以孔隙壓力梯

55、度梯度GDp=1.07時的相對鉆速為時的相對鉆速為1.0，X2可定為可定為 0716902.-GDXDpw.g-GDXdcDpw34)4)a3X3a3X3為井底壓差對鉆速的影響。以井底壓差等為井底壓差對鉆速的影響。以井底壓差等于零時的相對鉆速為于零時的相對鉆速為1.01.0，則，則X3X3定義為定義為第五章第五章 第四節(jié)第四節(jié) 多元鉆進模式多元鉆進模式 當量鉆井當量鉆井液密度液密度5)5)a4X4a4X4為單位鉆頭直徑的鉆壓對鉆速的影響。以單位鉆為單位鉆頭直徑的鉆壓對鉆速的影響。以單位鉆頭直徑的鉆壓為頭直徑的鉆壓為8 810103 3N Nm m時的相對鉆速為時的相對鉆速為1.01.0。大量實