不同钻井参数

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不同钻井参数条件下PDC钻头钻井岩屑分析与识别

不同钻井参数条件下PDC钻头钻井岩屑分析与识别贺登兵(江苏石油勘探局地质测井处录井中心,江苏扬州　225002) 摘　要:本文阐述了PDC钻头钻井速度快、使用寿命长、钻井成本低的特点及PDC钻头是以剪切作用为主造屑机理,并从PDC钻头使用对岩屑录井质量的影响出发,总结了PDC钻头在江苏油田钻井过程中的岩屑分析识别的经验:“大套观察,高中求低,低中求高,幅低看岩屑”;不同钻井参数条件下PDC钻头所钻岩屑大小不同,过筛识别求真方法。

关键词:PDC钻头;岩屑录井;钻时录井;转速;钻压;排量;岩屑分析识别前言随着钻井工艺水平的不断提高,PDC钻头受到广泛地应用。

PDC钻头在提高钻井速度、降低钻井成本、增加经济效益的同时,却由于钻屑细小而给岩屑录井、钻时卡层等带来诸多困难。

笔者根据自己近年来在江苏油田现场地质录井过程中,使用PDC钻头钻井时的岩屑录井经验,总结出PDC钻头在不同钻井参数条件下的细小真实岩屑的分析识别,从而提高PDC钻头钻井过程中的地层剖面恢复符合率。

1　PDC钻头特点及造屑机理1.1　PDC钻头的主要特点PDC全称为Polycrystalline Diamond Compact (聚晶金刚合金片),这类钻头是油气钻井中针对中软地层而开发的新型钻头。

与传统的牙轮钻头相比, PDC钻头有着明显的优势:钻井速度快;使用寿命长;适应地层广。

江苏油田的新生界以及中生界白垩系地层的特殊地质特征尤其适合PDC钻头。

不过PDC钻头存在一些缺点:钻头成本高,要求井底干净,禁止井下有金属落物;对井壁进行修复的功能不如牙轮钻头;PDC钻头所钻的岩屑细小,虽便于泥浆携带,保持井底干净,但给岩屑录井工作带来很大困难。

1.2　PDC钻头造屑机理PDC钻头破碎岩石的方式主要是剪切作用。

从岩石破碎强度而言,岩石抗剪切强度远低于岩石的抗压强度(为抗压强度的0.09～0.15倍),PDC钻头正是利用岩石的这一特征实现其高速钻进。

pdc钻头参数

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PDC钻头参数及其应用
PDC钻头是一种高效的钻井工具，它的参数对于钻井效率和钻井质量有着重要的影响。

本文将介绍PDC钻头的参数及其应用。

1. 刀翼数量
刀翼数量是指PDC钻头上的刀翼数量，一般为3-8个。

刀翼数量越多，钻头的稳定性越好，但是也会增加钻头的阻力和摩擦力，降低钻井效率。

因此，在选择刀翼数量时需要根据具体的钻井条件进行权衡。

2. 刀翼形状
刀翼形状是指PDC钻头上刀翼的形状，常见的有平面、凸面、凹面等形状。

不同形状的刀翼适用于不同的地层，平面刀翼适用于软岩和泥岩，凸面刀翼适用于中硬岩石，凹面刀翼适用于硬岩石。

3. 刀翼角度
刀翼角度是指PDC钻头上刀翼与钻头轴线的夹角，一般为30-60度。

刀翼角度越大，切削力越大，但是也会增加钻头的阻力和摩擦力，降低钻井效率。

因此，在选择刀翼角度时需要根据具体的钻井条件进行权衡。

4. 刀翼间距
刀翼间距是指PDC钻头上相邻刀翼之间的距离，一般为10-20mm。

刀翼间距越小，钻头的稳定性越好，但是也会增加钻头的阻力和摩擦力，降低钻井效率。

因此，在选择刀翼间距时需要根据具体的钻井条件进行权衡。

5. 钻头直径
钻头直径是指PDC钻头的直径，一般为75-215mm。

钻头直径越大，钻井效率越高，但是也会增加钻头的阻力和摩擦力，降低钻井效率。

因此，在选择钻头直径时需要根据具体的钻井条件进行权衡。

PDC钻头的参数对于钻井效率和钻井质量有着重要的影响，需要根据具体的钻井条件进行选择和调整。

常用钻井计算

输入参数泥浆比重 P(ppg)
输入数值（英制）公制 13.2
DC
0.75
T粒子厚度in Na Ka
0.375 0.5 11.53
Va环空返速度（ft/hr) 井眼直径D Q 398.52 8.5 300 1.63 S.G.e 2.2 122
m/hr
7、钻屑浓度Ca(体积百分数%） 7.48 Ca=(ROP)*D^2*100/(14.7Et*Q) 式中，D为井眼直径（in);Q为排量（gal/min);ROP为钻速（ft/hr). 8、有效泥浆比重Pe(lb/gal) Pe=(S.G.e)*(8.34)*(Ca/100)+P*(1-Ca/100) 13.585 式中，S.G.e为钻屑的比重（g /cm 2):Ca为钻屑的浓度。
计算值一、层流条件 1、边界剪切速率Yb(sec-1) Yb=186/(Dc*P^0.5) 68.26 式中，Dc为粒子的直径（in ) 2、粒子的剪切强度Tp(lb/100ft^2) Tp=7.9*(T*(20.8-P))^0.5 13.34 式中，T为粒子的厚度（in) 3、粒子的剪切速率Yb(sec-1) Yb=(Tp/Ka)^(1/Na) 1.34 式中，Na为环空流变指数：Ka为环空稠度系数。 4、滑降速率Vs(ft/min),(当Yb>Yp时） Vs=1.22*Tp(Yp*Dc/P^0.5)^0.5 8.55 5、钻屑运移速度Vt(ft/min) Vt=Va-Vs 式中，Va为环空返速，用公式2求出的值再乘以 60（ft/min), Vs为用公式4算出的滑移速度。 6、钻屑运移效率Et(%) Et=Vt/Va*100=(1-Vs/Va)*100

钻井工程参数优选

确定标准→建立目标函数→在各种约束条件下寻求目标函数的极值点→满足极值点条件的参数组合即为最优参数。
一、目标函数的建立
衡量钻井技术经济效果的标准：
C pm = Cb + Cr (t + t r ) H
（4-28）
其中: Cpm—单位进尺成本，元/m；Cb—钻头成本，元/只；Cr—钻机作业费，元/h； tt—起下钻、接单根时间，h；t—钻头工作时间,h；H----钻头总进尺,m。
C F = h f + 1 h2 f 2
tf =
bB f nW 1.5
考虑牙齿磨损对钻头磨速影响后的钻头寿命系数。
5
tf =
F S
（4-39）
钻进参数优选
机械破岩参数优选
J Hf = E S
= F S
3.目标函数目标函数
t
f
在此仅考虑牙齿磨损决定的寿命
C pm
J = C H C P K R (W − M ) S= E= A f (a1n + a2 n 3 ) Z 2 − Z1W C1 C −C h f + 2 2 1 ln(1 + C2 h f ) C2 C2 C1 2 hf 2
物理意义：考虑牙齿磨损对钻速和磨速影响后的进尺系数。
则：H f =
J ⋅E S
J/S的物理意义：不考虑牙齿磨损影响时的理论进尺。
4
（4-36）
钻进参数优选
机械破岩参数优选
2.建立钻头寿命t与钻压、转速、 2.建立钻头寿命t与钻压、转速、磨损量等参数的关系建立钻头寿命
由牙齿磨损决定的钻头寿命
Af (a1n + a2n3 ) dh = dt (Z2 − Z1W )(1 + C1h)

钻井设备参数

钻井设备参数
1、ZJ（30B）32钻机主要参数
名称
参数
名义钻探范围
最大钩载
1700 KN
绞车额定功率
KW
提升系统最大绳数
绳（5×6）
钻井钢丝绳直径
27.94 mm
钻井泵（台数×功率）
1×960
井架形式
A型
井架最大静载荷
1700 KN
井架工作高度
米
转盘最大静负荷
KN
转盘开口直径
mm
转盘最高转速
Pm
转盘实际功率（经验值）
KW
自动空压机型号
KW
发电机
KW
4、其他
名称
型号
尺寸
齿轮减速箱
传动比：
万向轴
连接法兰：
长度：
钻井平台尺寸
柴油机尺寸
长：宽：高：
中心距：
发动机小底盘
长：宽：高：
与平台连接方式：（T型槽，活着用地脚螺栓直接上在平台上）
油管与井口距离
1-8口井
KW
2、绞车技术规范及提升能力（JC30）
技术规范
最大输入功率：
KW
名义钻探范围
钻杆M
钻杆M
绞车提升能力
滚筒
快绳
最大提升负荷
大钩平均速度
挡数
转速
r/min
拉力
速度
8绳
10绳
8绳
10绳
KN
r/min
KNmBiblioteka s12高速
3、柴油机及其他附属设备主要参数
设配名称
型号
额定功率KW
柴油机型号
KW/转
节能发电机型号

钻井常用数据_表格汇总

终—终了立管压力，MPa ；压—压井所用泥浆密度，g/cm 3；—低泵速时立管压力，MPa。

低立—使用泥浆密度，g/cm3；m、加重剂量：W加=r加* V*（r压-r m）/（r加-r压）—加重剂用量，T；加—加重剂密度，g/cm3；加—加重前原泥浆体积，m3；—压井泥浆密度，g/cm3；压—使用泥浆密度，g/cm3；m=（V总-V钻体）/60Q周—泥浆循环一周时间，min；周—井眼容积，L；总—钻柱体积，L；钻体=12.7Q/（D2-d2）返—泥浆上返速度，m/s；返D—井眼直径，cm；d—钻柱外径，cm。

=D径2/2km—千米井眼容积，m3；km—井径，in。

径=（D2-d2）/12.73环H—卡点深度，m；P—钻杆连续提升时平均拉力，T；L—钻杆连续提升时平均伸长，cm；K—计算系数；K=EF/105=21F。

6公斤/厘米22。

钻杆60（2 3/8″×7.112） 24960（2 3/8″×8） 27473（2 7/8″×9） 38089（3 1/2″×9.35） 491114.3（4 1/2″×10.92） 745127（5″×9.19） 715139.7（5 1/2″×10.54） 898139.7（5 1/2″×9.17） 790139.7（5 1/2″×7.72） 670Ф60×5 180Ф73×5.5 240Ф89×6.5 37514、钻杆允许扭转圈数：N=扭转系数（圈/米）×卡点深度114.3（4 1/2″） D级钢0.00441 E级钢0.00638127（5″） D级钢0.00404 E级钢0.0055139.7（51/2″） D级钢0.00368 E级钢0.0050273（2 7/8″） D级钢0.00957 E级钢0.01340η塑=φ600-φ300 厘泊=5（φ300-η塑）达因/厘米2表观=1/2φ600 厘泊η=3.3221g φ600/φ300φ600/（500n）达因秒/厘米21、油气上窜速度：V油=（H油-H钻头*t/t迟）/t静V油—油气上窜速度，米/小时；H油—油气层深度，米；H钻头—循环泥浆时钻头所在深度，米；t—从开泵循环到见油气显示的时间，分；t迟—钻头所在井深时的迟到时间，分；t静—泥浆静止时间，小时。

钻井数据手册

钻井数据⼿册三、API套管规范3四、环容数据表五、处理卡钻事故⼯具（四）超级震击器规格七、定向井⼯艺（⼀）、定向井分类：a、按段制分：常规定向井可分为⼆、三、四、五段。

b、按井眼轴线形状分：两维定向井、三维定向井。

c、按井斜⾓分：低斜度定向井：设计最⼤井斜⾓不超过15度中斜度定向井：设计最⼤井斜⾓不超过15度⾄45度之间，⼤斜度定向井：设计最⼤井斜⾓在46度⾄85度之间，⽔平井：设计最⼤井斜⾓在86度⾄120度之间，并沿⽔平⽅向钻进⼀定长度的井。

根据造斜井段的曲率半径⼜可细分为长、中、中短、短四种曲率半径的⽔平井。

（⼆）⼤港螺杆常规钻具规格及性能参数表⼋、API钻具技术参数九、现场常⽤计算公式（⼀）钻井液循环⼀周所需时间T=(V井—V柱)/60×QV井——井筒容积，升；V 柱——钻柱体积，升； Q ——钻井液排量，升/秒；T ——循环⼀周的时间，分。

（⼆）配制1m 3⽔泥浆需要的⼲⽔泥量 T=ρc x(ρS —1)/(ρc —1)ρc ——⼲灰密度，g/cm 3；ρS ——⽔泥浆密度，g/cm 3。

（三）配制1m 3⽔泥浆需要的⽔量V=(ρc —ρS )/(ρc —1)（四）稀释公式Q 1=Q O ×(1—Z/X)Q 1——清⽔⽤量，吨；Q O ——已配制的酸液量，吨； X ——已配制的酸浓度； Z ——施⼯需要酸液量。

（五）注解卡浆最⾼压⼒计算：p (Max)=P(单泵压⼒)+0.01(r 泥浆-r 解卡剂)×解卡剂⾼度（六）卡点计算：L=K(e/p)L ——卡点深度，⽶E ——钻杆连续提升时平均伸长，厘⽶P ——钻杆连续提升时平均拉⼒，吨 K ——计算系数（七）动态起压时间计算：设管内外压⼒平衡时，管内泥浆液柱⾼度为H im+-+-=VCC C Hc m c i im P H ρρ001001 QH C T im i ?=式中 H im —管内泥浆液柱⾼度，m ；H —套管下深，m ；C i —套管内每⽶容积，m 3/m ；C o —平均环空每⽶容积，m 3/m ；ρc —⽔泥浆密度，g/cm 3；ρm —泥浆密度，g/cm 3；V c —注⽔泥浆量，m 3；Q —顶替排量，m 3/min ； T —起压时间，min ； Δp —循环压耗，MPa ；循环压耗Δp 采⽤经验公式：（当Δp=0时，计算结果为静态起压时间）当套管下深＜1000m 时： Δp=0.0981(0.01H)+0.8（MPa ）当套管下深5000m ＞H ＞1000m 时: Δp=0.0981(0.01H)+1.6（MPa ）（⼋）环空液柱压⼒当量密度（ρm ）的计算：设井深为H ；环空中前置液的⾼度为H 前；前置液的密度为ρ前；⽔泥浆的⾼度为H ⽔泥；⽔泥浆的密度为ρ⽔泥；泥浆的密度为ρ泥浆；则()H H H H H Hm前泥浆泥浆前前⽔泥⽔泥--+?+?=ρρρρ注：ρρ为地层破裂压⼒当量密度ρ0为地层孔隙压⼒当量密度在固井设计过程中ρm 应满⾜：ρP ＞ρm ＞ρo（九）套管在⾃重作⽤下的伸长：△L=（7.854—r 泥）/4 xL 2x10-7r 泥—泥浆⽐重△L —⾃重伸长，⽶ L —套管原有长度，⽶⼗、钻头系列（⼆）、钻头附加结构特征代号：代号附加结构特征C 中⼼喷嘴。

第五章钻井参数优选介绍

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：
提高冲击压力对井底的净化作用，必须提高冲击压力梯度，需增大射流出口动压力和射流压力减低系数，或缩小喷嘴直径。
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：在射流冲击面积以内，射流冲击中心的漫流速度为零；离开中心，漫流速度逐渐增大；在射流冲击面积边缘漫流速度达到最大。
2. 泵的工作状态
3. 喷射钻井工作方式及最优条件
肯达尔和戈因斯分别从射流对井底作用能量和压力等不同观点，以井西能获得某一水力参数的最大为目标，提出了：最大钻头水功率工作方式最大射流冲击力工作方式
最大喷射速度工作方式
(1) 最大钻头水功率工作方式Pbmax

石油钻井各种钻具参数

一、四方钻杆1、参数规格名称5 2/4＂方钻杆３１/２＂方钻杆备注外径(DFL) 133mm‎88.9mm内径（d）82.6mm 57.2mm上部反扣接‎头外径(Du) 196.85mm 196.85mm或‎146.05mm内径(d) 82.6mm 57.2mm长度(Lu) 406.40mm 406.40mm扣型 6 5/8＂Reg(630)反扣 6 5/8＂Reg(630)反扣或4 1/2＂Reg(430)下部正扣接‎头外径(DF) 177.8 mm 120.65 mm内径82.55mm 57.15mm长度(Ll) 508mm‎508mm‎扣型5 1/2＂FH(521)正扣或Nc50‎(411) 正扣Nc38正‎扣或3 1/2IF正扣‎对角宽度（ＤＣ）175.41mm(12.5m)171.46mm115.09mm或‎112.71mm楞角半径（Ｒc）15.87mm(12.5m)85.72mm(16.46m)12.7mm(12.5m)56.35mm(16.46m)2、方钻杆允许‎弯曲度项目校直标准使用标准全长＜3 ＜8不大于15‎度，并且用标准‎防补芯能自‎由通过每米＜1 ＜1.5二、钻铤1、常用钻铤尺‎寸和基本参‎数规格名称∮228mm‎∮203mm‎∮178mm‎∮159mm‎∮152mm‎∮146mm‎备注水眼（mm）71.4 71.4 71.4 71.4 71.4 50.8 倒角直径（mm）212.7 190.1 164.7 150.0 144.5 114.7 抗弯强度比‎317 3.02 2.73 2.63 2.84 2.58公称重量K‎g/m 290.6 223.5 163.9 136.97 111.8 74.5 上扣扭矩N‎.m 92200‎65100‎43400‎22370‎28740‎14640‎扣型Nc61 Nc56 Nc50 Nc46 Nc44 Nc35磨损后螺纹‎宽度外螺纹24.0/18 20.4/15.8 15.7/15.3 15.9/13.3 13.5/13.0新/旧内螺纹23.8/17.3 19.6/15.2 14.9/14.7 15.1/12.7 12.7/12.5新/旧均匀磨损后‎外径200 181.6 165.1 139.7 139.7 140偏磨限定尺‎寸11.8 9.9 9.0 7.6 6.0 6.7螺旋头数 3 3 3 3 3 3螺旋方向右右右右右右螺旋倒程1000 1000 1000 1000 1000 1000螺旋深度9.5 9.5 7.9 7.1 6.4 4.8弯曲强度比‎：内螺纹危险‎截面摸数与‎外螺纹危险‎断面抗弯截‎面摸数之比‎。

不同钻井参数、不同磨损期PDC钻头岩屑分析

１ＰＣ钻头特点及造屑机理Ｄ
钻岩ｍｎ而清钻井中针对中软地层而开发的新型钻头。近候不足１ｉ钻进一米，采集、洗一包岩进所得岩屑，速变得很慢，屑变得很细，～０ｉ左ｍ～ｒ一般在０一ｍａ．ｌｍ之间或呈５几年，ＤＰＣ钻头被越来越广泛地应用，ＤＰＣ钻屑样一般需要５１ｍｎ右，即使按照４粒径最大２３ｍ，筛筛头的优越性显而易见，与传统的牙轮钻头相的采样间距也无法跟上钻头，如果是勘探井粉末状。此时岩屑很细，样要特别注意，当采样间距缩小时，样样时要前后对比岩屑，暗色岩屑（采看泥岩）与比，ＤＰＣ钻头有着明显的优势：钻井速度快，或油气显示加密段，从砂岩）的增减量，用ｌ２５ｍ四使￣￣ｍ可以提高机械钻速，降低钻井成本；用寿命就更无法跟上钻头进尺，而造成采样困难，浅色岩屑（使Ｄ如浅色岩屑（岩）砂增加，则漏长，减少起下钻次数，低工人劳动强度，降辅砂样的质量及代表性变差。ＰＣ钻头钻出的层选样筛选样，ｍ如暗助时间少；地层广。适应适合川西气田特殊地岩屑极其细小，给地质剖面的恢复带来了较过１ｍ筛层的粉末状岩屑代表性最好；如何识别不同磨损时期、同钻井色岩屑（不泥岩）加，漏过ｌｍ筛层岩屑增则ｍ质特征，钻压剪切均匀破碎，利于防斜；大的影响。低有大小０５ｌｍ）代表性最好，ｍ．ｍ～ｌｍ筛层岩屑Ｄ保安全系数大。有掉牙轮风险，发生概率参数条件下ＰＣ钻头的岩屑，证岩屑录井（没事故大小１２ｍ）表性次之，ｍ —ｍ代２ｍ筛层以上岩笔新场等构造现场（较小。不过ＰＣ钻头存在一些缺点：Ｄ钻头成的质量，者就在川西孝泉、本高，求井底干净，止井下有金属落物；录井工作中所遇到的情况及采取的处理方法屑代表性就非常差了。要禁高转速、钻压、量。高高排在川西，队当井对井壁进行修复的功能不如牙轮钻头；Ｄ来浅谈解决细小岩屑录井的问题，以供大家ＰＣ钻头所钻的岩屑细小，虽便于泥浆携带，持探讨。保ＰＣ钻头使用到晚期后，Ｄ由于钻头昂贵，为节３不同钻井参数、同磨损期ＰＣ钻头约钻头成本，都要加大钻井参数，是不Ｄ一般特别井底干净，岩屑录井工作带来很大困难。但给加大钻压继续维持钻进，因此这种钻井参数１Ｄ．ＰＣ钻头造屑机理２岩屑的分析识别。ＰＣ钻头破碎岩石的方式主要是剪切作Ｄ根据川孝１９从式井组、６川孝４２、５井川组合使用较多。此时使用磨损程度高的ＰＣＤ６井钻井下岩屑由于所承用。从岩石破碎强度可知，岩石抗剪切强度远孝４４等十余口的岩屑来看，钻头使用的钻头钻进，速仍然很慢。钻在相受的压力过大而使其紧贴切削齿表面，从而低于岩石的抗压强度（为抗压强度的０９时期不同，头本身磨损程度肯定不同，．～００１倍）ＰＣ钻头正是利用岩石的这一特征同钻井参数下钻进返出的岩屑大小不同。同生产阻碍岩屑移动的摩擦力。这种摩擦力往．５，Ｄ钻而所往可以积累到相当高的程度，以至于会造成实现其高速钻进。ＰＣ钻头在扭矩力的作用样，头磨损程度一定，钻井参数不同，Ｄ下，复合片刮切岩石时生成的岩屑会沿着金钻岩屑大小也肯定不同。因此在对岩屑代表岩屑在切削齿边缘的堆积。井底岩石的运移刚石表面上移，直至与复合片脱离。通过岩石性进行判定时，质工作者必须将ＰＣ钻头就不再是直接依靠切削齿的边缘，而是通过地Ｄ在切削齿边缘处的破碎，钻头的切削能量得使用的时期及钻井参数相结合来综合考虑问切削齿表面积累的岩屑自身来完成，如果排到高效释放。然而，在很多情况下，岩屑所承题。量减小，这种现象将更加严重。３１使用早期的ＰＣ钻头在不同钻井参．Ｄ低转速、钻压、低高排量。在这种钻井参受的压力过大使其紧贴切削齿表面，从而生产阻碍岩屑移动的摩擦力。这种摩擦力往往数下的岩屑分析识别数条件下使用高磨损程度ＰＣ钻头钻进，Ｄ钻可以积累到相当高的程度，以至于会造成岩高转速、钻压、排量。在这种钻井参速非常慢，队基本都会起钻换钻头。低低井屑在切削齿边缘的堆积。这种现象一旦发生，数条件下使用磨损程度小的ＰＣ钻头钻进，Ｄ低转速、低钻压、排量。尚未遇到在这低井底岩石的运移就不再是直接依靠切削齿的钻速相对较慢，多，负荷较大。由于种钻井参数条件下使用高磨损程度的ＰＣ掉块转盘Ｄ边缘，而是通过切削齿表面积累的岩屑自身泥浆对地层岩屑的冲刷破碎力小，钻头破碎钻头钻进的情况。来完成。这种现象在钻头后期表现的尤为突的岩屑未被进一步破碎，因此所钻岩屑颗粒综上所述，西孝泉、场等构造的中在川新出。较大，是由于排量低，屑上返不及时，但岩井软地层，ＤＰＣ钻头在钻井过程中形成的岩屑２ＰＣ钻头使用对岩屑录井质量的影响筒内岩屑多，部分岩屑又受钻头及高速旋转与ＰＣ钻头的磨损程度及钻井参数的使用ＤＤ高转速、压、低钻高排量钻头的使用提高钻杆的剧烈搅拌造成重复性碾磨而变小，最有密切关系。同的钻井参数、同的钻头磨不不了钻井的速度、降低了钻井的成本、显增加终导致岩屙睛况复杂，观察发现所得岩屑总损程度对岩屑的大小、明形状有着重要影响，作了钻井的经济效益，但与此同时却给地质录体新鲜感降低，径最大４５ｍ，般在２为地质工作者在使用ＰＣ钻头岩屑录井过粒～ｍ一～Ｄ井中工作带来诸多困难，钻头钻出的岩屑极３ｍ之间，小为１２ｍ。以２ｍ筛层岩屑程中应综合考虑影响岩屑成因的各种因素，ｍ最～ｒａｍ其细小，给地质资料的录取质量带来了较大（大小２３ｍ）表性最好。～ｍ代有效分析识别具有代表性的岩屑，以提高岩的影响。钻井地质录井主要工作之一是通过低转速、钻压、低高排量。这种钻井参数屑真实性及地层剖面的符合率。岩屑建立岩性剖面、划分地层，钻井岩屑细组合很少见，在这种条件下使用磨损程度小参考文献小，疑是对岩性剖面的恢复带来极大的影的ＰＣ钻头钻进，无Ｄ钻速较慢。钻盘转速低，钻『１１张成．Ｃ钻头岩屑分析．０— ２ＰＤ２２１．０响。头对已破碎的岩屑未造成重复性碾磨，并且ｆ】孙明金．Ｄ２ＰＣ钻屑岩性识别技术研究与应首先：屑取、样的难度加大。由于所岩屑上返过程中也未受钻杆高速旋转的剧烈用．岩洗钻岩屑细小，甚至部分岩屑呈粉沫状，钻井搅拌．在从而使返出的岩屑颗粒相对较大。径粒－ｍ￣ｍ液中较少通过振动筛从钻井液中分离出来，最大４６ｍ，一般在２４ｍ之间，最小达作者简介：罗武，理工程师。０３毕助２０年导致捞取到的岩屑数量较少。其次：加大了岩１ｍ以２ｍ筛层岩屑（小２４ｍ）表业于西南石油学院，现从事钻井设备修理工．ｍ，ｍ０大￣ｍ代屑观察、描述、层定名、分百分比估计的难度。性最好，ｍ１ｍ筛层岩屑（大小１２ｍ）表性作。 —ｍ代由于岩屑细小，有的甚至为粉末状，给正确的略次。低转速、钻压、排量。尚未遇到在这低低岩屑描述观察、挑样、名等判定带来了很大定的难度，严重影响岩性剖面符合率。另外砂、种钻井参数条件下使用磨损程度小的ＰＣＤ泥岩钻时区别不大（别是浅层）因此钻时钻头钻进的情况。特，

钻井各种计算公式

钻头水利参数计算公式：1、钻头压降：c d e(MPa) 2、冲击力：p=i.02pQy （） (N) 3、喷射速度：匕产凹里（le(m/s)4、钻头水功率：M- 8°饗5[°cd e(KW)5、比水功率：N ='m弘(W/mm 2)6、上返速唐.V — 1273。

(m/s)式中:P 一钻井液密度g/cm 3Q —排量i/sc 一流量系数，无因次，取0.95〜0.98 de 一喷嘴当量直径mm〃广心+ 〃； + ••• + / dn ：每个喷嘴直径D 杆一井眼直径、钻杆直径mm全角变化率计算公式:式中：da db —A 、B 两点井斜角；（pci （pb —A. B 两点方位角mm(da + db}< 2 >套管强度校核：抗拉：安全系数m=1.80 （油层）；1.60~1.80 （技套）抗拉安全系数=套管最小抗拉强度/下部套管重量21.80抗挤：安全系数：1.125只汀警查套管抗挤强度p；只/”。

1.125按双轴应力校核：pH式中：P“一拉力为几时的抗拉强度（kg/cm2）P一钻井液密度（g/cn?）H 一计算点深度（m）其中："软k-3冗-几）T b：套管轴向拉力（即悬挂套管重量）kgPc：无轴向拉力时套管抗挤强度kg/cm2K:计算系数kg K = 2A（jA：套管截而积mn? 套管平均屈服极限kg/mm2不同套管6如下：J55： 45.7 N8O：63・5Pno：87.9井控有关计算：最大允许关井套压经验公式：表层套管[Pa]=11.5%X 表层套管下深（m ） /IO MPa 技术套管[Pa]=18.5%X 技术套管下深（m ） /IOMPa地层破裂压力梯度：G 厂巴也KPa/mH最大允许关井套压：p n =\^^--0.00981Mpa\z最大允许钻井液密度：p =纟一0.06 （表层）厂 max 9.81p 二傑一 0.12 （技套）尸max 9.81套管在垂直作用下的伸长量：al=7-85^A ，L 2X 1Q -7式中：Q —钻井液密度g/cm 3AL 一自重下的伸长m/ tnL 一套管原有长度m套管压缩距："=蔬仏几-厶几）式中：AL 一下缩距m厶j 一自由段套管长度m厶:一水泥封固段套管长度m J 一套管总长m P 科一钢的密度7.85g/cm' p —钻井液密度g/cm 3E —钢的弹性系数（2.1X106kg/cn?）泥浆有关计算公式：1、加重剂用量计算公式：mrg式中：一所需加重剂重量吨y…, 一加重前的泥浆体积米彳九、口、心一加重前、加重后、加重材料比重g/cm3V^f V-^2、泥浆循环一周时间：T=602式中：T —泥浆循环一周时间分V井、V柱一井眼容积、钻柱体积升Q 一泥浆泵排量升/秒3、井底温度计算公式：T = T肿丄168式中：T、T o一井底、井口循环温度°CH 一井深米4、配制泥浆所需粘土和水量计算：粘土量W =匹丫血二1•上一r水水量or泥-学r上式中：W土一所需粘土的重量吨V泥一所需泥浆量米3r水、I•土、I•泥一水、土和泥浆的比重g/cm3 Q水一所需水量米'5、降低比重所需加水量:式中：Q水一所需水量米彳V快一原泥浆体积米3I•朴I•水一原泥浆.稀释后泥浆和水的比重g/cm3。

钻井常用数据

钻井常用数据一、最低环空返速:444.5mm井眼:Va=0.41/ρ(m/s) 311.1mm井眼:Va=0.59/ρ(m/s)215.9 mm井眼:Va=0.85/ρ(m/s)式中：ρ密—g/cm3二、最小排量:444.5mm井眼: Qa=142.44*Va 311.1mm井眼: Qa=63.31*Va 215.9 mm井眼: Qa=23.93*Va (L/S)三、喷嘴压降：Pb=0.084*ρ*Q2/de4 (Mpa) de=(d1²+ d1²+d3²)½—cm四、井眼容积:444.5mm井眼: 0.155m3/m 311.1mm井眼: 0.076 m3/m 215.9 mm井眼: 0.037 m3/m五、套管容积:339.7mm: 外0.091 m3/m, 内0.081 m3/m 244.5mm: 外0.047 m3/m, 内0.038 m3/m177.8mm: 外0.025 m3/m, 内0.018 m3/m 139.7mm: 外0.015 m3/m, 内0.011 m3/m六、钻具内容积与排代量: （浮力系数f=1-ρ泥/ρ铁）钻杆5”壁厚:9.19mm内径108mm 重量29.01kg/m 容积0.0092方/m 排代量0.004方/m 0.58方/5柱加重钻杆5”容积0.0046方/m 重量73.5kg/m钻铤9”容积0.0046方/m 排代量0.036方/m 0.94方/柱重量286.0 kg/m8”容积0.004方/m 排代量0.028方/m 0.73方/柱重量219.48 kg/m7”容积0.004方/m 排代量0.021方/m 0.55方/柱重量163.20 kg/m61/4”容积0.003方/m 排代量0.017方/m 0.44方/柱重量123.56 kg/m（螺旋型=常规*0.96）七.泥浆(钻杆)上返速度计算:444.5mm井眼: V=0.007*Q 311.1mm井眼: V=0.016*Q 215.9 mm井眼: V=0.042*Q (m/s)八、油气上窜速度：v上窜=[H油气-（H钻头/t迟）*t显]/t静m/min九、常用换算：1英尺′=12″=0.3048m 1″=8吩 1m=3.28英尺 1吩=3.175mm 1美桶=159L 1英桶=163.654L 额1lbs-ft=1.35m.N 1psi=0.0069Mpa 1000lft=45kN十、F-1600钻井泵（宝鸡）(η=0.925)型号F1600 功率1180KW 冲数120r/min 冲程3048mm缸径180 170 160 150 140 mm压力22.76 25.51 28.84 32.77 34.34 Mpa排量(理论) 46.53 41.51 36.77 32.31 28.15 L/s每冲排量23.26 20.75 18.39 16.16 14.08 L/r（实际选用）21.86 19.51 17.29 15.19 13.24 L/r计算系数1 0.364 0.325 0.288 0.253 0.221 L/r.s计算系数2 0.02186 0.01951 0.01729 0.01519 0.01324 m3/r.min排量Q=冲数×计算系数十一、英、汉对照MW—密度VIS—粘度PV—塑性粘度sec--秒qt—夸脱cps—cm/s YP—屈服点lb—磅Ft—英尺CC--cm³桶—bbl 磅/桶—ppb WL—失水gpm—加仑十二、定向井参数井深Dm或L m 井斜角а(°)方位角Φ(°)垂深D m 狗腿角γ(°)狗腿度к(°) /30m水平长度Lp m 水平位移s m 视平移ν m平移方位角θ(°)装置角ω(°)反扭角& (°)。

钻头与钻井参数设计

钻头与钻井参数设计第四章钻头与钻井参数设计 (2)第一节牙轮钻头的分类 (2)一．牙轮钻头结构特点简介 (2)二．牙轮钻头的进展趋势 (9)三．牙轮钻头的分类 (10)四．常用牙轮钻头的IADC分类 (14)第二节牙轮钻头的合理使用 (22)一．牙轮钻头的选型 (22)二．钻井参数的选择 (23)三．现场使用牙轮钻头的操作要点及注意事项 (28)四．确定合理的起钻时刻 (30)五．钻头使用经济评判 (31)第三节金刚石钻头 (32)一．天然金刚石钻头 (32)二．聚晶金刚石复合片（PDC）钻头 (35)三．热稳固性聚晶金刚石（TSP）钻头 (43)四．全刚石钻头的分类方法 (43)五．常用全刚石钻头的选型表 (47)第四节钻头磨损分析 (53)一．IADC钻头磨损定级方法 (53)二．钻头磨损特点分析 (57)第五节水力参数设计 (61)一．钻井水力参数设计步骤与方洁 (61)第六节钻井液流变参数设计 (70)一．钻井液流变模式的选择 (70)二．钻井液流态的判别 (71)三．钻井液的携岩能力 (73)四．老屑浓度与有效钻井液密度 (75)五．选择钻井液流变参数的几个约束条件 (76)附件一标准的喷嘴尺寸及面积 (77)附件二．中国海上常用钻井泵的泵压和排量 (79)参考文献 (80)第四章钻头与钻井参数设计钻头和钻井参数是阻碍钻井速度、钻井时效和钻井成本的重要的可变因素。

本章要紧介绍的是牙轮钻头和金刚石钻头的分类、选型及磨损定级的方法，并结合现场实践，对钻井水力参数、机械参数和钻井液流变参数进行优选设计。

第一节牙轮钻头的分类一．牙轮钻头结构特点简介牙轮钻头有单牙轮、双牙轮和三牙轮钻头之分，而三牙轮钻头是石油钻井中用得最为广泛的一种。

牙轮钻头一样由牙掌、牙轮、切削齿、轴承、锁紧元件、储油密封系统、喷嘴装置等部件组成。

下面以三牙轮钻头为例，对其结构特点（见图4－1）作一简要介绍。

1．钢齿牙轮钻头与镶齿牙轮钻头（1）钢齿牙轮钻头钢齿钻头又称为铣齿钻头，其牙齿是在牙轮毛坯上直截了当铣削加工而成的，牙齿形状为楔形齿。

常用各种钻井计算

常用各种钻井计算钻井计算是石油钻井工程中至关重要的一部分，它涉及到各种参数和公式的计算，以确定钻井井筒的设计和操作。

下面是常用的几种钻井计算方法：1. 钻头进给速度计算：钻头进给速度是指钻井中用于推动钻头进入地层的速度。

计算公式为：钻头进给速度（ft/min）= 钻头推力（lbs）/ 钻探泥浆的效用率（%）。

2. 钻进速度计算：钻进速度是指钻头在地层中前进的速度。

计算公式为：钻进速度（ft/hr）= 每分钟的钻头进给速度（ft/min）x 60。

3.钻井液性能计算：钻井液性能是指钻井过程中所使用的泥浆或液体的性能。

其中包括密度、粘度、过滤失控等参数。

常见的计算有密度计算、循环压力计算和过滤失控计算。

4.钻井液体积和流量计算：钻井液体积和流量的计算是为了确保钻井液能够满足井筒的洗净和冷却要求。

常用的计算有井筒容积计算、钻井液体流量计算和循环泥浆速度计算。

5.钻杆转速和功率计算：钻杆转速和功率的计算是为了确定钻进过程中的能耗与效率。

钻杆转速可以根据钻头直径、钻铤切齿数和进给速度来计算。

钻铤功率则可以通过转速、钻杆进给和转矩来计算。

6. 钻井液清空能力计算：钻井液清空能力是指钻井液能够带走井底碎屑和废料的能力。

计算公式为：钻井液清空能力（gpm）= 钻井液体流速（gpm）- 钻井液通过导管的速度（gpm）。

7. 钻柱受到的压力计算：钻柱受到的压力是指井深和钻杆长度对钻杆和钻井设备的压力。

计算公式为：钻柱受到的压力（lbs）= 井筒深度（ft）x 钻杆重量（lbs/ft）。

8. 钻井液截面积计算：钻井液截面积的计算是为了确定管道和井筒中液体的流动速度和压力。

计算公式为：钻井液截面积（sq.ft）= 井筒直径（in）x 井筒长度（ft）/ 144以上是常见的钻井计算方法，这些计算对于准确优化井筒设计和操作至关重要。

通过合理运用这些计算方法，可以提高钻井效率和安全性，减少事故风险，并最终实现经济效益的最大化。

钻井工程1主要技术指标及质量要求直井身质量要求井深m

（一）钻井工程1.主要技术指标及质量要求2.井型、井身结构及钻具组合井型：使用直井和定向井（丛式井）两种，通常丛式井组布置4-7口井。

井身结构：一开:Φ311mm钻头⨯表层井深m+Φ244.5mm（钢级为J55、壁厚8.94mm）套管⨯表层井深；二开:Φ215.9mm钻头⨯设计完钻井深+Φ139.7 mm套管（钢级为N80、壁厚7.72mm）⨯设计深度（1）直井采用二开井结构（一开钻入稳定基岩20m）A. 一开钻具组合Φ311.1mm钻头+Φ158.8mm钻铤+方钻杆B. 二开钻具组合：Φ215.9mm钻头+Φ158.8mm钻铤+Φ127mm钻杆+Φ133方钻杆C. 取心钻具组合Φ215.9mm取心钻头+Φ177.8mm绳索取心钻具+Φ177.8mm镗孔钻铤×3根+Φ127mm钻杆+Φ133方钻杆（2）定向井采用二开井结构（一开钻入稳定基岩20m）A. 一开钻具组合Φ311.1mm钻头+Φ158.8mm钻铤+Φ127mm钻杆+Φ133方钻杆B.二开直井段钻具组合Φ215.9mm钻头+Φ158.8mm钻铤+Φ214mm稳定器+Φ127mm钻杆+Φ133mm方钻杆C. 定向造斜段钻具组合：(a)Φ215.9mm钻头+Φ165 mm弯螺杆+定向接头+Φ158.8mm无磁钻铤+Φ158.8mm钻铤+Φ127加重钻杆+Φ127钻杆+Φ133mm方钻杆(b)Φ215.9mm钻头+Φ165 mm直螺杆+定向弯接头+Φ158.8mm无磁钻铤+Φ158.8mm钻铤+Φ127钻杆+Φ133mm方钻杆D.稳斜段钻具组合满眼钻具组合或带动力钻具的复合钻。

3.钻井主要设备要求4.钻井液一开：坂土浆钻井液；二开：聚合物钻井液。

（具体参数见钻井工程设计）5.下套管方案（1）表层套管串结构：Φ244.5mm套管+联顶节（2）生产套管串结构：Φ139.7mm浮鞋+Φ139.7mm套管1根+Φ139.7mm浮箍+Φ139.7mm套管串+Φ139.7mm短套管1根+Φ139.7mm套管串+联顶节（3）套管串结构要求（生产套管）a阻位至浮鞋10米左右；b磁定位短套管的位置在主力目的煤层顶上20±5米左右；c套管接箍不能进煤层，煤层厚超过套管长度，接箍可排在夹煤矸石中部；d须使用套管头；e一口井配备至少12个扶正器。

常用钻井参数

冲程
缸套
活塞
泵压
泥浆泵的压力，可通过泥浆泵压力表读取泵压数据。
通过观察泵压的变化，可判断井下情况，如：泵压突然下降，说明泥浆泵上水不好，管线刺漏或钻具刺漏等。
转盘转速
钻盘在单位时间内转动的圈数，单位：r/min
转盘的作用：通过调整转盘转动的速度可控制钻井速度。（复合钻进）通过调整转盘的转动角度，可Байду номын сангаас行定向作业。
常用钻井参数
大钩悬重
指重表所指示的数值,即大钩悬重值大钩悬重值，可用下式求得钻压大小：钻压=钻具的总重一大钩悬重。
钻压
钻头作用于与其直接接触的另一物上的力钻压=钻具的总重一大钩悬重。
钻压
泵冲
单位时间内泥浆泵活塞往复运动的次数
利用泵冲可计算钻井液流量
Q=3.14*R2*L*N*/ T
机械钻速
机械钻速是指钻井中钻头在单位时间内的钻进进尺。它的计算公式为：
机械钻速=钻进进尺（米）／纯钻进时间（小时），单位为：米／小时（m／h）。纯钻进时间是指钻头接触井底，破碎岩石，形成井眼的钻进时间。
机械钻速是反映钻进速度快慢的参数，它是一口井的钻井速度快慢的重要技术经济指标，也是衡量一个钻头优劣的重要指标。
方入
转盘补心以下方钻杆的长度。方入=方钻杆长-转盘补心以上方钻杆长，量转盘补心以上方钻杆长可以得到方入数据：实际井深=钻具总长+方入一地面至转盘高度。
方余
下井管柱遇阻或达到预定深度时，管柱在四通上法兰面以上所剩余的长度。
立压
立管压力的简称,又称油压,是石油钻井作业过程中的立管压力
钩速
大钩提升、下放的速度，单位：m/s

钻井技术参数

第二节Drilling Parameters钻井技术参数1.负荷：load.2.扭矩：torque.3.扭转: twist.4.转盘转速：rotary speed，RPM.5.钻压：WOB, weight on the bit , weight, drilling well.6.机械钻速：ROP, rate of penetration , drilling rate, the rate of drilling.平均机械钻速: average ROP.7.泵排量：pump flow capacity, flow rate.8.加仑/分钟：GPM.9.泵冲数：strokes per minute,SPM.10.钻井周期：drilling period.11.井眼尺寸：hole size, well size.12.井距: well space.13.垂直井深：vertical depth.14.垂直井深：vertical depth.15.总垂直深度：total vertical depth，TVD.16.最大井斜角：maximum hole inclination.17.应力：stress.18.压力：pressure.19.压力等级：pressure grade.20.压力降：pressure drop.21.压力梯度：pressure gradient.22.回压：back pressure.23.大气压：atmosphere.24.压差：differential pressure.25.静液柱压力：static fluid column pressure.26.地层压力：formation pressure.27.坍塌压力: collapse pressure.28.破裂压力：fracture pressure.29.平衡压力：equilibrium pressure.30.钻具（柱)压力: drilling string pressure.31.地层压力预测：formation pressure prediction.32.地层快速预测:the formation fast prediction.33.参数、变量：variables，parameters.34.参数计算：parameters calculation.35.几何参数:geometric parameters.36.参数分析：parameter analysis.37.动态参数：dynamic data.38.静态参数：static data.39.摩擦：friction.40.摩擦损失：friction losses, friction drop.。