钻井参数优化

（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。
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；
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。
循环压力损耗 井底净化
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。
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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。
（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。
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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。
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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。
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。
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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：
λ称为射流 中心线上的 动压力降低 系数。
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2. 射流对井底的净化
作用
冲击压力
翻转方向
岩屑
漫流
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。
第五章
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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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
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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。
作用特点：
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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
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二、钻井液性能对钻速的影响
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（2） 钻压、转速对轴承磨损速度的影响
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B——轴承磨损量，由轴承磨损分级标
此外：钻井液含油、失水等对钻速也有影响。
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三、 钻压、转速的影响
1. 钻压、转速对钻速的影响
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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
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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。
1.钻井液密度对钻速的影响
ρd= GDs +Δρ
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。
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2.钻井液粘度对钻速的影响
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。
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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。
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（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
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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。