重点影响机械钻速的五大因素

机械钻速是反映所用的碎岩方法、所钻的岩石性质、所用的钻进工艺和技术状况的一个指标，它以单位纯钻进时间内所钻开的进尺来表示。在钻井作业中，高机械钻速与地层匹配的钻头、优化的钻井参数、高性能泥浆以及装备性能完好、人员技能熟练分不开。

表征钻进过程中的可控因素所包含的设备、工具、钻井液以及操作条件的重要性质的量。如钻头类型、钻井液性能参数、钻压、转速、泵压、排量、钻头喷嘴直径、钻头水功率等。今天探讨机械钻速的前提是：拟定钻头选型优良、钻井设备完好、人员技能熟练。

钻井参数采用最优化方法，选择合理的钻进参数配合，使钻进过程达到最优的技术和经济指标。那么有哪些参数呢？

一、钻压

钻压与钻速关系图

OA段：钻压小，钻速vpc很小。

AB段：钻压增大，钻速vpc随钻压增加成线性关系增大。

BC段：当钻压增大到一定值Wb时，钻压增大,钻速改进效果并不明显。

实际应用中,以直线段为依据建立钻压(W)与钻速(vpc)的定量关系,

式中：M称为门限钻压,它是AB线在钻压轴上的截距,认为是牙齿开始吃入地层时的钻压,其值的大小主要取决于岩层性质,并具有较强的地区性。

二、转速

转速与钻速的关系图

钻速随转速的增大而增大，并呈指数关系变化。

其中：λ称为转速指数,一般小于1，数值大小主要与岩层性质有关。极软地层λ≈1，随着岩石硬度增大，λ值减小。

转速要考虑设备的机械性能！

三、钻头磨损

本文选用牙轮钻头。

钻头磨损与钻速关系图

四、水力因素

通常用井底单位面积上的平均水功率(称为比水功率)来研究水力因素对钻速的影响规律。

水力因素主要从两个方面影响钻速：

（1）水力净化井底

（2）水力辅助破岩

井底比水功率越大，净化程度越好，辅助破岩能力越强，钻速越快。

水力因素与钻速的关系图

五、钻井液性能

1）钻井液密度对钻速的影响

钻井液密度越大，井内液柱压力越大。在井内液柱压力大于地层孔隙压力的情况下，产生一个正压差。在正压差作用下，井底岩屑难以离开井底，造成重复破碎现象，钻速降低。此现象称为压持效应。

井底压差与钻速的关系图

2）钻井液粘度对钻速的影响

钻井液粘度增大，将会增大环空压降，使井底压差增大，钻速降低；

钻井液粘度增大，钻柱内压耗增大，在泵压一定时钻头压降减小，钻头水功率减小，清岩和破岩能力降低，钻速下降。

粘度与钻速的关系图

3）钻井液固相含量对钻速的影响

钻井液固相含量增大，机械钻速降低。

固相含量与钻速关系图

4）钻井液分散性对钻速的影响

分散性钻井液比不分散性钻井液的钻速低；钻井液中小于1μm的固体颗粒越多，对钻速的影响越大。

分散体系、不分散体系泥浆与钻速的关系图

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