通过机械能耗管理提高钻井效率
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概念广泛应用 。
机械能耗（ ＭＳ Ｅ） 分 析 可 以在 许 多 方 面 进 行 重 新 评 估 ， 如 井
式 。ＭＳ Ｅ的 趋 势分 析可 以说 明 ， 在 试 钻 中 钻头 的使 用 处 于 哪 个 阶段 。 将 ＭＳ Ｅ和试 钻 曲 线联 系起 来 ， 可 以 帮 助 现场 工 程 师 更 好
地理解它的应用。
控作业 、 钻头选择 、 井底钻具组 合设计 、 上紧力矩 、 定 向 目标 尺 寸、 马 达 差 异 等 级等 等 。 在 单 井 设 计 和 钻 井 操 作 中 ＭＳ Ｅ监 控 的 用 处 是 至 关 紧要 的 。 ＭＳ Ｅ的 理 念 目前 正 逐 渐 引 入 到 我 国 的 海 洋 钻 井 平 台作 业 区域 中。 钻 速 绩 效 很 难 客 观 地 进 行 评估 。 对 钻 头 的评 估 大 多 数 基 于 它 相 对 于 偏 移 量 的性 能 。 然 而 ， 钻 井 效 率 受 许 多 司 钻 无 法 控 制 的 因素 所 影 响 ， 无 法 在 钻 头 记 录上 反 映 出来 。司 钻 可 以通 过 一 系 列 的试 验 来 找 出 最 优 条 件 ， 最 普 遍 的是 “ 钻井 效率 ” 试验 ， 可
恒久 不变 的 ，即指 定 量 的岩 石 需 要 指 定 量 的 能 量来 进 行 破 碎 。
两者 之 间 的关 系如 下 ： ＭＳ Ｅ一输 入 能 量 ／ 输 出 ＲＯＰ
为 了进 一 步 提 高 现 场 作 业 时 ＭＳ Ｅ监 控 的 有效 性 ，在 该 能
量 方 程 中增 加 了一 个 机 械 能 效 系 数 （ 修正系数 ） ： 耐压强度 （ Ｍ Ｓ Ｅ ） ＝机 械 能 耗 （ ＭＳ Ｅ ） × 修 正 系数
了开展 钻机 系统 能耗 研 究 的有 关 问题 ， 并 分 析 了钻机 在 钻 井过 程 中各 工 况 下 的 能耗 关 系 ， 指 出 了影 响 机械 能
耗 效 率 的 重要 原 因。 结果 表 明 ， 钻 机 系统 能 耗研 究 成 果 应 用 于 钻 井 生 产 不仅 可获 取 可观 的 经 济 效益 ， 而 且 对
提 高钻 机 管 理 水 平和 钻 井速 度 ， 延 长 钻 机 寿 命 等 都 有 着 重要 意 义 。
【 关麓 词 】 机械 能耗 （ ＭＳ Ｅ） 钻速（ ＲｏＰ ） 塌 陷点 钻压
１ 简 介
机械能耗 （ ＭＳ Ｅ）的 概 念 已经 被 有 效 运 用 于 实 验 室 环 境
开始钻进 。 随着 钻 头 向下 钻 进 ， 钻 柱被 拉 伸 同时 钻 压 下 降 ， 可 通 过 钻 柱 的 变 化 率计 算 出钻 速 Ｒ Ｏ Ｐ的 值 。 图 １ 显 示 的现 场 数 据 来 自于 ３个 试 钻 法 试 验 ， 使 用 的 是 镶 硬 合 金齿 的牙 轮 钻 头 。从 图 中可 看 到 ， 初 期 随着 钻 压 的 增 大 钻 速 也 随 之 线 性 增 加 ， 但 到 某 个 点 的时 候 开 始 出现 非 线 性 变 化 ，我们 把 这 个 点 （ Ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ）
例 中还 可 以找 出塌 陷 的原 因 。机 械 能 是 一个 比率 ， 它 阐 释 了 输
入 能量 和 ＲＯ Ｐ之 间 的关 系 。这 个 比率 对 于 给 定 的 岩 石 来说 是
最 早 期 的试 验 之 一 是 试 钻 求 取 最 优 钻 压试 验 （ 简 称 试 钻 法） ， 司 钻先 实施 一个 高钻 压 并 锁住 刹车 以 防止 钻 柱 下 降 ， 然后
据， 进 行 适 当 的处 理 后 可 将 机 械 能 耗 （ ＭＳ Ｅ） 结 果 实 时 显 示 在 竖
状图表中 ， 和 其 他 钻 井 参 数 并 列 显示 。就 像 其 他 的优 化 工 具 一 样， 可 以利 用 实 时 ＭＳ Ｅ监 督 来 查 找 当前 系 统 塌 陷点 ， 进 而 达 到
优 化 钻 速 ＲＯＰ的 目的 。
２ 机械 能 耗管 理（ ＭＳＥ）
实 时 的 ＭＳ Ｅ监 控 可 以 找 出 现有 系 统 的 塌 陷 点 ，在 一 些 案
都使用相类似 的过程 ， 也就是说 ， 相 对 于 其 他设 置 可 以通 过 这
种 方 法 来 确 定 能 够 达 到最 好 结 果 的参 数 。
创新技术 Ｔ ｌ Ａ Ｎ Ｊ ｌ Ｎ Ｓ Ｃ ｌ Ｅ Ｎ Ｃ ２ Ｅ ０ ＆ Ｔ １ Ｅ ３ Ｃ 年 Ｈ Ｎ 第 Ｏ Ｌ ６ Ｏ Ｇ 期 Ｙ
魏 海 春 孙 勤江
（ 中海石油（ 中国） 有限公司天津分公司工程建设部
天津 ３ ０ ０ ４ ５ ２ ）
通过机械 能耗 管理 提高钻井效率
【 摘 要】 通过对钻机机械 能耗（ ＭＳ Ｚ ） 的分析和 能耗试验研 究 ， 从 而最大 限度地提 高钻 井速度 （ ＲＯｅ） ， 提出
在 不 同 钻 压 和 转 速 条 件下 进 行 试 验 并 观 察 结 果 。 该 数 据 被 用 于 并创造最高的钻速（ ＲＯＰ） 。在 某 种 意 义 上 ， 所 有 的最 优 化 方 案
机械能耗 （ ＭＳ Ｅ） 监 督 可 以针 对 系 统 的钻 井 效 率 提 供 一 个 更 加 客 观 的评 估 。 从 平 台 上 钻 井 仪 表 系 统 中取 得 相 关 的钻 井 数
称之为“ 塌 陷点 ” ， 它 被 用 来 选 取 最 优 钻 压 。本 论 文 中引 用 这 些 试 钻 试 验 的 曲 线 是 为 了更 好 地 说 明 机 械 能 耗 （ ＭＳ Ｅ） 的 使 用 方
Fra Baidu bibliotek
中， 用 于 评 估 钻 机 效 率 。 机械 能耗 分 析 也 在 一 定 的范 围 内用 于 研 究 作 业 过 程 中 的效 率 低 下 问 题 。 本 研 究 旨在 判 断 能 否 通 过 现 场 人 员 利 用 一 种 实 时 的工 具 实 现 钻 进 速 度 的 最 大 化 ， 并 将 这 一
机械能耗（ ＭＳ Ｅ） 分 析 可 以在 许 多 方 面 进 行 重 新 评 估 ， 如 井
式 。ＭＳ Ｅ的 趋 势分 析可 以说 明 ， 在 试 钻 中 钻头 的使 用 处 于 哪 个 阶段 。 将 ＭＳ Ｅ和试 钻 曲 线联 系起 来 ， 可 以 帮 助 现场 工 程 师 更 好
地理解它的应用。
控作业 、 钻头选择 、 井底钻具组 合设计 、 上紧力矩 、 定 向 目标 尺 寸、 马 达 差 异 等 级等 等 。 在 单 井 设 计 和 钻 井 操 作 中 ＭＳ Ｅ监 控 的 用 处 是 至 关 紧要 的 。 ＭＳ Ｅ的 理 念 目前 正 逐 渐 引 入 到 我 国 的 海 洋 钻 井 平 台作 业 区域 中。 钻 速 绩 效 很 难 客 观 地 进 行 评估 。 对 钻 头 的评 估 大 多 数 基 于 它 相 对 于 偏 移 量 的性 能 。 然 而 ， 钻 井 效 率 受 许 多 司 钻 无 法 控 制 的 因素 所 影 响 ， 无 法 在 钻 头 记 录上 反 映 出来 。司 钻 可 以通 过 一 系 列 的试 验 来 找 出 最 优 条 件 ， 最 普 遍 的是 “ 钻井 效率 ” 试验 ， 可
恒久 不变 的 ，即指 定 量 的岩 石 需 要 指 定 量 的 能 量来 进 行 破 碎 。
两者 之 间 的关 系如 下 ： ＭＳ Ｅ一输 入 能 量 ／ 输 出 ＲＯＰ
为 了进 一 步 提 高 现 场 作 业 时 ＭＳ Ｅ监 控 的 有效 性 ，在 该 能
量 方 程 中增 加 了一 个 机 械 能 效 系 数 （ 修正系数 ） ： 耐压强度 （ Ｍ Ｓ Ｅ ） ＝机 械 能 耗 （ ＭＳ Ｅ ） × 修 正 系数
了开展 钻机 系统 能耗 研 究 的有 关 问题 ， 并 分 析 了钻机 在 钻 井过 程 中各 工 况 下 的 能耗 关 系 ， 指 出 了影 响 机械 能
耗 效 率 的 重要 原 因。 结果 表 明 ， 钻 机 系统 能 耗研 究 成 果 应 用 于 钻 井 生 产 不仅 可获 取 可观 的 经 济 效益 ， 而 且 对
提 高钻 机 管 理 水 平和 钻 井速 度 ， 延 长 钻 机 寿 命 等 都 有 着 重要 意 义 。
【 关麓 词 】 机械 能耗 （ ＭＳ Ｅ） 钻速（ ＲｏＰ ） 塌 陷点 钻压
１ 简 介
机械能耗 （ ＭＳ Ｅ）的 概 念 已经 被 有 效 运 用 于 实 验 室 环 境
开始钻进 。 随着 钻 头 向下 钻 进 ， 钻 柱被 拉 伸 同时 钻 压 下 降 ， 可 通 过 钻 柱 的 变 化 率计 算 出钻 速 Ｒ Ｏ Ｐ的 值 。 图 １ 显 示 的现 场 数 据 来 自于 ３个 试 钻 法 试 验 ， 使 用 的 是 镶 硬 合 金齿 的牙 轮 钻 头 。从 图 中可 看 到 ， 初 期 随着 钻 压 的 增 大 钻 速 也 随 之 线 性 增 加 ， 但 到 某 个 点 的时 候 开 始 出现 非 线 性 变 化 ，我们 把 这 个 点 （ Ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ）
例 中还 可 以找 出塌 陷 的原 因 。机 械 能 是 一个 比率 ， 它 阐 释 了 输
入 能量 和 ＲＯ Ｐ之 间 的关 系 。这 个 比率 对 于 给 定 的 岩 石 来说 是
最 早 期 的试 验 之 一 是 试 钻 求 取 最 优 钻 压试 验 （ 简 称 试 钻 法） ， 司 钻先 实施 一个 高钻 压 并 锁住 刹车 以 防止 钻 柱 下 降 ， 然后
据， 进 行 适 当 的处 理 后 可 将 机 械 能 耗 （ ＭＳ Ｅ） 结 果 实 时 显 示 在 竖
状图表中 ， 和 其 他 钻 井 参 数 并 列 显示 。就 像 其 他 的优 化 工 具 一 样， 可 以利 用 实 时 ＭＳ Ｅ监 督 来 查 找 当前 系 统 塌 陷点 ， 进 而 达 到
优 化 钻 速 ＲＯＰ的 目的 。
２ 机械 能 耗管 理（ ＭＳＥ）
实 时 的 ＭＳ Ｅ监 控 可 以 找 出 现有 系 统 的 塌 陷 点 ，在 一 些 案
都使用相类似 的过程 ， 也就是说 ， 相 对 于 其 他设 置 可 以通 过 这
种 方 法 来 确 定 能 够 达 到最 好 结 果 的参 数 。
创新技术 Ｔ ｌ Ａ Ｎ Ｊ ｌ Ｎ Ｓ Ｃ ｌ Ｅ Ｎ Ｃ ２ Ｅ ０ ＆ Ｔ １ Ｅ ３ Ｃ 年 Ｈ Ｎ 第 Ｏ Ｌ ６ Ｏ Ｇ 期 Ｙ
魏 海 春 孙 勤江
（ 中海石油（ 中国） 有限公司天津分公司工程建设部
天津 ３ ０ ０ ４ ５ ２ ）
通过机械 能耗 管理 提高钻井效率
【 摘 要】 通过对钻机机械 能耗（ ＭＳ Ｚ ） 的分析和 能耗试验研 究 ， 从 而最大 限度地提 高钻 井速度 （ ＲＯｅ） ， 提出
在 不 同 钻 压 和 转 速 条 件下 进 行 试 验 并 观 察 结 果 。 该 数 据 被 用 于 并创造最高的钻速（ ＲＯＰ） 。在 某 种 意 义 上 ， 所 有 的最 优 化 方 案
机械能耗 （ ＭＳ Ｅ） 监 督 可 以针 对 系 统 的钻 井 效 率 提 供 一 个 更 加 客 观 的评 估 。 从 平 台 上 钻 井 仪 表 系 统 中取 得 相 关 的钻 井 数
称之为“ 塌 陷点 ” ， 它 被 用 来 选 取 最 优 钻 压 。本 论 文 中引 用 这 些 试 钻 试 验 的 曲 线 是 为 了更 好 地 说 明 机 械 能 耗 （ ＭＳ Ｅ） 的 使 用 方
Fra Baidu bibliotek
中， 用 于 评 估 钻 机 效 率 。 机械 能耗 分 析 也 在 一 定 的范 围 内用 于 研 究 作 业 过 程 中 的效 率 低 下 问 题 。 本 研 究 旨在 判 断 能 否 通 过 现 场 人 员 利 用 一 种 实 时 的工 具 实 现 钻 进 速 度 的 最 大 化 ， 并 将 这 一