钻井参数优化
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（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 。这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。
此外：钻井液含油、失水等对钻速也有影响。
第五章 第一节 钻井参数作用机理
三、 钻压、转速的影响
1. 钻压、转速对钻速的影响
第五章 第一节 钻井参数作用机理
牙齿磨损对钻速的影响
C2—— h——牙齿磨损量，新钻头 h=0，牙齿全部磨损h=1
第五章 第一节 钻井参数作用机理
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。
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；
第五章 第一节 钻井参数作用机理
（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 本段轴线上任一点的速度，与该 点距极点的距离成反比：
令
第五章 第一节 钻井参数作用机理
射流动压力：射流具有一定的密度和速度，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，这个 压力就是射流具有的动压力。
第五章 第一节 钻井参数作用机理
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。
第五章 第一节 钻井参数作用机理
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。
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。
第五章
第一节 钻井参数作用机理
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，提高钻井效率的关键，也是 水力参数优化钻井的中心内容。
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：
（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。
第五章 第一节 钻井参数作用机理
（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：
在杨格模式中引入考虑井底压差和水力参数影响的修 正系数，便成为修正杨格模式。即
第五章 第一节 钻井参数作用机理
Cp—— GH—— a3——与岩层性质有关的影响系数，可由
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 第一节 钻井参数作用机理
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
冲击压力
漫流
翻转方向 岩屑
冲击压力：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。
（2）由于钻头的旋转，射流作用的小圆面积在迅速移动。 本来就不均匀的压力分布，又在迅速发生变化。
第五章 第一节 钻井参数作用机理
漫流的横推作用：漫流是射流冲到井底后形成的沿井 底的横向流动。漫流是紧贴并平行于井底很薄的对井底遮 盖较好的一层横向流动的液流，具有相当高的流速。其对 井底岩屑产生横向推动力或牵引力，从而使岩屑离开原破 碎点。 作用特点：
3. 钻 井 液 固 相 含 量 及 其
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，一 般应尽量采用固相含量 低于4%的低固相钻井液。
第五章 第一节 钻井参数作用机理
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1μm的胶体颗粒越 多，对钻速的影响越大。
第五章 第一节 钻井参数作用机理
（2） 钻压、转速对轴承磨损速度的影响
第五章 第一节 钻井参数作用机理
第五章 第一节 钻井参数作用机理
在纵向上，约在0.4mm的高度上，漫流速度最大， 超过此高度后，漫流速度随距井底高度的增加而迅速降 低。要增大漫流流速，就要增大射流喷速和射流流量。
射流清洗井底综合结论： 增大射流喷速 减小喷射距 增大
第五章 第一节 钻井参数作用机理
二、钻井液性能对钻速的影响
1.钻井液密度对钻速的影响
ρd= GDs +Δρ
Fra Baidu bibliotek
第五章 第一节 钻井参数作用机理
Δρ—— 附 加 钻 井 液 密 度 ， 常取30～50 kg／m3；
GDs——地层压力梯度，Pa ／m。
原因：井底压差对刚破碎 的岩屑有压持效应，阻碍 井底岩屑的及时清除，影 响钻头的破岩效率。
2.钻井液粘度对钻速的影响
循环压力损耗 井底净化
第五章 第一节 钻井参数作用机理
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
第五章 第一节 钻井参数作用机理
Q1，Q2—— D1，D2——钻压影响系数，其值与牙轮
C1—— 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。
此外：钻井液含油、失水等对钻速也有影响。
第五章 第一节 钻井参数作用机理
三、 钻压、转速的影响
1. 钻压、转速对钻速的影响
第五章 第一节 钻井参数作用机理
牙齿磨损对钻速的影响
C2—— h——牙齿磨损量，新钻头 h=0，牙齿全部磨损h=1
第五章 第一节 钻井参数作用机理
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。
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；
第五章 第一节 钻井参数作用机理
（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 本段轴线上任一点的速度，与该 点距极点的距离成反比：
令
第五章 第一节 钻井参数作用机理
射流动压力：射流具有一定的密度和速度，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，这个 压力就是射流具有的动压力。
第五章 第一节 钻井参数作用机理
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。
第五章 第一节 钻井参数作用机理
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。
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。
第五章
第一节 钻井参数作用机理
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，提高钻井效率的关键，也是 水力参数优化钻井的中心内容。
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：
（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。
第五章 第一节 钻井参数作用机理
（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：
在杨格模式中引入考虑井底压差和水力参数影响的修 正系数，便成为修正杨格模式。即
第五章 第一节 钻井参数作用机理
Cp—— GH—— a3——与岩层性质有关的影响系数，可由
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 第一节 钻井参数作用机理
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
冲击压力
漫流
翻转方向 岩屑
冲击压力：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。
（2）由于钻头的旋转，射流作用的小圆面积在迅速移动。 本来就不均匀的压力分布，又在迅速发生变化。
第五章 第一节 钻井参数作用机理
漫流的横推作用：漫流是射流冲到井底后形成的沿井 底的横向流动。漫流是紧贴并平行于井底很薄的对井底遮 盖较好的一层横向流动的液流，具有相当高的流速。其对 井底岩屑产生横向推动力或牵引力，从而使岩屑离开原破 碎点。 作用特点：
3. 钻 井 液 固 相 含 量 及 其
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，一 般应尽量采用固相含量 低于4%的低固相钻井液。
第五章 第一节 钻井参数作用机理
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1μm的胶体颗粒越 多，对钻速的影响越大。
第五章 第一节 钻井参数作用机理
（2） 钻压、转速对轴承磨损速度的影响
第五章 第一节 钻井参数作用机理
第五章 第一节 钻井参数作用机理
在纵向上，约在0.4mm的高度上，漫流速度最大， 超过此高度后，漫流速度随距井底高度的增加而迅速降 低。要增大漫流流速，就要增大射流喷速和射流流量。
射流清洗井底综合结论： 增大射流喷速 减小喷射距 增大
第五章 第一节 钻井参数作用机理
二、钻井液性能对钻速的影响
1.钻井液密度对钻速的影响
ρd= GDs +Δρ
Fra Baidu bibliotek
第五章 第一节 钻井参数作用机理
Δρ—— 附 加 钻 井 液 密 度 ， 常取30～50 kg／m3；
GDs——地层压力梯度，Pa ／m。
原因：井底压差对刚破碎 的岩屑有压持效应，阻碍 井底岩屑的及时清除，影 响钻头的破岩效率。
2.钻井液粘度对钻速的影响
循环压力损耗 井底净化
第五章 第一节 钻井参数作用机理
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
第五章 第一节 钻井参数作用机理
Q1，Q2—— D1，D2——钻压影响系数，其值与牙轮
C1—— 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。