02

轉(zhuǎn)速對(duì)鉆速的影響03

牙齒磨損對(duì)鉆速的影響04

水力因素對(duì)鉆速的影響05

鉆井液性能對(duì)鉆速的影響06

鉆

速

方

程01

鉆壓對(duì)鉆速的影響目錄CONTENTS鉆壓對(duì)鉆速的影響010A

段：鉆壓小，鉆速V

很

小

。AB段：鉆壓增大，鉆速Vpc

隨鉆壓增加成線性關(guān)系增大。BC段：當(dāng)鉆壓增大到一定值Wg時(shí)，鉆壓增大，鉆速改進(jìn)效

果并不明顯。目前實(shí)際鉆井中通用的鉆壓取值一般都在圖中AB

這一線性

關(guān)系范圍內(nèi)變化實(shí)際應(yīng)用中，以直線段為依據(jù)建立鉆壓(W)

與鉆速(Vpc)的定量關(guān)系如下：Vp

-M)式中：

M

稱為門(mén)限鉆壓，它是AB

線在鉆壓軸上的截距，認(rèn)為

是牙齒開(kāi)始吃入地層時(shí)的鉆壓，其值的大小主要取決于巖

層性質(zhì)，并具有較強(qiáng)的地區(qū)性。鉆壓，kN鉆速與鉆壓的關(guān)系曲線鉆壓，kN鉆速與鉆壓的關(guān)系曲線鉆壓對(duì)鉆速的影響速,m/h

轉(zhuǎn)速對(duì)鉆速的影響鉆速隨轉(zhuǎn)速的增大而增大，并呈指數(shù)關(guān)系變化。其

中

：λ稱為轉(zhuǎn)速指數(shù)，

一般小于1極軟地層λ≈1,隨著巖石硬度增大，λ值減小。軟地層，凈化充分凈化不充分硬地層，凈化不充分轉(zhuǎn)速對(duì)鉆速的影響200轉(zhuǎn)速，r/min8060200

100鉆

速

,

m

/

h300牙齒磨損對(duì)鉆速的影響式中，C?

一牙齒磨損系數(shù)，與鉆頭齒形結(jié)構(gòu)和巖石性質(zhì)有關(guān)，它的數(shù)值需由現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到；h一牙齒磨損量，以牙齒的相對(duì)磨損高度表示，即磨損掉的高度與原始高度之比，新鉆頭時(shí)h=0,牙齒全部磨損時(shí)

h=1。

隨著鉆頭牙齒的磨損，鉆速下降。鉆速與牙齒磨損量的關(guān)系曲線如圖所示，其數(shù)學(xué)表達(dá)式可寫(xiě)成：牙齒磨損對(duì)鉆速的影響牙齒磨損量(h),m鉆速,m/h04

水力因素對(duì)鉆速的影響水力因素：表征鉆頭及射流水力特性的參數(shù)統(tǒng)稱為水

力因素。水力因素的總體指標(biāo)：比水功率比水功率：鉆頭水功率與鉆頭面積(井底面積)之比。

通常用比水功率來(lái)研究水力因素對(duì)鉆速的影響規(guī)律。水力因素主要從以下兩個(gè)方面影響鉆速：(1)井底水力凈化能力對(duì)鉆速的影響。水力凈化能力通

常用水力凈化系數(shù)式中：

P一

實(shí)際比水功率，kW/cm2;Ps

一凈化完善時(shí)所需

的比水功率，kW/cm2。井底完全凈化后，

CH=1;

否則，

CH<1。P>Ps,CH=1(2)水力能量輔助破巖。井底比水功率越大(超過(guò)井底

凈化所需的水功率),機(jī)械鉆速仍有可能增加。水力破巖作

用對(duì)鉆速的影響主要表現(xiàn)為使鉆壓與鉆速關(guān)系中的門(mén)限鉆壓

降低。水力因素對(duì)鉆速的影響單位水功率，kW/cm2鉆

速,

m

/

h鉆井液性能對(duì)鉆速的影響鉆井液性能對(duì)鉆速的影響(1)鉆井液密度對(duì)鉆速的影響鉆井液密度越大，井內(nèi)液柱壓力越大。在井內(nèi)液柱壓力大于地層壓力的情況下，產(chǎn)生一個(gè)正壓差。在正壓差作用下，井

底巖屑難以離開(kāi)井底，造成重復(fù)破碎現(xiàn)象，鉆速降低。此現(xiàn)象稱為壓持效應(yīng)。井底壓差與鉆速的關(guān)系曲線如圖所示，隨著井底壓差增加，鉆速呈冪指數(shù)的規(guī)律下降。(2)鉆井液粘度對(duì)鉆速的影響鉆井液粘度與鉆速的關(guān)系曲線，如圖所示，鉆井液的粘度并不直接影響鉆速，它是通過(guò)對(duì)井底壓差和井

底凈化作用的影響，而間接影響鉆速的。一方面，鉆井液粘

度增大，將會(huì)增大環(huán)空壓降，使井底壓差增大，鉆速降低；

另一方面，鉆井液粘度增大，鉆柱內(nèi)壓耗增大，在泵壓一定

時(shí)鉆頭壓降減小，鉆頭水功率減小，清巖和破巖能力降低，

鉆速下降。運(yùn)動(dòng)粘度，Pa·s圖

2-4-6鉆井液粘度與鉆速的關(guān)系曲線鉆

速

,

m

h2.8

5.6

8.411.2井底壓差，MPa圖

2-4-5

井底壓差與鉆速的關(guān)系曲線鉆

速

,

m

/

h(3)鉆井液固相含量及其分散性對(duì)鉆速的影響由固相含量對(duì)鉆井指標(biāo)的影響曲線圖可知，鉆井液

固相含量增大，機(jī)械鉆速降低。鉆井液固相含量，對(duì)鉆進(jìn)速度和鉆頭消耗量，都有嚴(yán)重的影響。因此，嚴(yán)格控制固相含量，

一般應(yīng)采用固相含量低于4%

的低固相鉆井液。鉆井指標(biāo)鉆頭數(shù)鉆井天數(shù)鉆速固相含量(體積),%圖

2-4-7鉆井液固相含量對(duì)鉆井指標(biāo)的影響15鉆井液中小于1μm的固體顆粒越多，對(duì)鉆速的影響越大；

分散性鉆井液比不分散性鉆井液的鉆速低。圖

2-4-8固相含量(體積),%固相含量和分散性對(duì)鉆速的影響鉆井液性能對(duì)鉆速的影響(4)鉆井液分散性對(duì)鉆速的影響鉆

速

方

程式中：Vpc—鉆速，m/h;W—鉆壓，KN;M-

門(mén)限鉆壓，kN;n—轉(zhuǎn)速，r/min

λ一轉(zhuǎn)速指數(shù)；

C?-牙齒磨損系數(shù)；CH—水力凈化系數(shù)；C。一壓差影響

系數(shù)；h一牙齒磨損相對(duì)