钻井工程第四章钻进参数的优选.ppt

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1、第四章 钻进参数的优选,第一节 钻进过程中各参数间的基本关系第二节 钻进参数优选第三节 水力参数优化设计,概述,钻井工程的总目标:以最低的成本钻出高质量的井眼.钻进成本公式：影响钻速和钻头寿命的因素：(1)不可控因素 是指客观存在的因素,如所钻的地层、岩性、储层埋藏深度以及地层压力等。(2)可控因素 可进行人为调节的因素。如地面机泵设备、钻头类型、钻井液性能、钻压、转速、泵压和排量等。,钻井参数：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。钻井参数优选：指在一定的客观条件下，根据不

2、同参数配合时各因素对钻进速度和钻头寿命的影响规律，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。,第一节 钻进过程中各参数间基本关系,一、影响钻速的主要因素及钻速方程 1、钻压对钻速的影响 oa段：钻压小，钻速 Vpc很小 ab 段：钻压增大，钻速Vpc 随钻压增大 呈线性关系增加 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）和钻速（Vpc）的定量关系。即：式中：M称为门限钻压，它是ab线在钻压轴上的截距，认为是钻头开始吃入地层时的钻压，其值的大小主要取决于岩层性质，有较强的地区性。,2、转速对钻速

3、的影响 钻速随转速的增大而增大，并呈指数关系变化,其中：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=1随岩石硬度的增大，值减小。,3、牙齿磨损对钻速的影响 随着钻头牙齿的磨损，钻速下降。式中：称为牙齿的磨损系数，与钻头齿 型结构和岩层性质有关，由现场 数据统计得到。h为牙齿磨损量，以牙齿的相对磨 损高表示，新钻头时h=0；牙齿 全部磨损时 h=1。,4、水力因素对钻速的影响 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。水力因素主要从以下两个方面影响钻速：（1）水力净化井底 井底比水功率越大，净化程度越好，钻速越快，水力净化能力通常用水力净

4、 化系数 表示。其含义为实际钻速与 净化完善时的钻速之比。即：P实际比水功率，净化完善时所需的水功率，井底完全净化后，=1，否则，1.,（2）水力辅助破岩 井底比水功率越大，辅助破岩能力越强，钻速越快。5、钻井液性能对钻速的影响（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：,压差影响系数：式中：实际钻速，m/h;零压差时的钻速，m/h;井内液柱压力与地层孔隙压力之差，Mpa;与岩石性质有关的系数。,（2）钻井液粘度

5、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差减小，钻头水功率减小，清岩和破岩能力降低，钻速下降。,（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。（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钻速低，钻井液中小于1 的固体 颗粒越多，对钻速的影响越大。,6、钻速方程（修正杨格模式）,其中：钻速，m/h;W 钻压，KN；M 门限钻压，KN；n 转速，r/min;转速指数，牙齿磨损系数，水力净化系数，压差影响系数，h 牙齿相对磨损高度，地层可钻系数，与地层岩石的机械性质、钻头类型 及

6、钻井液性能等因素有关。,二、影响钻头寿命的主要因素及磨损方程 1、钻压对牙齿磨损速度的影响 牙齿磨损速度随钻压的增大而增大，当钻压增大到某一极值时，牙齿磨损速度趋于无穷大。式中：和 称为钻压影响系数，其值 与牙轮钻头尺寸有关。当钻压等于 时，牙齿磨损速度无限大，是该尺寸钻头的极限钻压。,2、转速对牙齿磨损速度的影响 增大钻速，牙齿磨损速度加快。式中：和 是由钻头类型决定的系数。见表4-2。,3、牙齿磨损状况对牙齿磨损速度的影响 牙齿磨损量增大，其工作面积增大，磨损速度减小。,式中：称为压齿磨损减慢系数，与钻头类型有关，其数值见表4-2。,4、牙齿磨损速度方程,式中：为地层研磨性系数。需根据现场

7、钻头资料统计计算确定。,5、轴承磨损速度方程 轴承磨损量用B表示，轴承磨损速度用dB/dt表示。,式中：b称为轴承工作系数，与钻头类型及钻井液 性能有关，现场资料确定。,三、钻进方程中有关系数的确定（一）钻速方程的系数：M 1、M 和 的确定五点法钻速试验（1）基本思路,保持钻压和钻速方程中的其它参数恒定，采用两种转速 和 钻进同一地层，可得到两个不同钻速值，代入钻速方程，联立求解转速指数。保持钻速和转速方程中的其它参数恒定，采用两种钻压 和 钻进同一地层，可得到两个不同钻速值，代入钻速方程，联立求门限钻压M。,（2）试验条件,试验中钻井液性能、水利参数恒定，一般取本地区常用值，使、不变，且避

8、免水力因素变化对门限钻压M的影响。试验井段或试验时间尽可能的短，以保证试验开始和结束时的牙齿磨损量和地层岩性相差很小。,（3）试验步骤：准备：确定本地区钻压范围（，）和转速范围（）以及平均钻压、平均转速（）。,第一步：用平均钻压和平均转速（）钻进1m或0.5m;记录钻速。第二步：用最小钻压和最小转速（）钻进1m或0.5m；记录钻速。第三步:钻压不变，用最大转速（）钻进1m或0.5m;记录钻速。,第四步：转速不变，用最大钻压（）钻进1m 或 0.5m；记录钻速。第五步：钻压不变，用最小转速（）钻进 1m 或 0.5m;记录钻速。第六步：用平均钻压和平均钻速（）钻进1m 或0.5m;记录钻速。,（

9、4）M、计算 将（）和（）代入钻速方程，可求出：将（）和（）代入钻速方程，又可求出：取 的平均值，,同理可得 的计算公式：,两边取对数得：,（5）试验有效性验证（地层差别验证）若地层完全相同，实际要求：,2、牙齿磨损系数 的确定 假定：1）某钻头所钻井段岩性基本不变 2）各项钻进参数基本恒定 已知新钻头牙齿磨损量h=0，钻头起出时磨损量为，钻头开始钻 速，起钻时钻速，由钻速方程可反求出牙齿磨损系数。3、水力净化系数 和压差影响系数 井底完全净化，=1，否则 1。井底压差为0，=1，否则 1。,4、地层可钻性系数 的确定 取得新钻头试钻资料（开始钻进时的钻速，各项钻进参数），此时牙齿磨损量h=0

10、,由钻速方程可得：,（二）磨损方程系数：b 1、钻压影响系数 取值与牙轮钻头的尺寸有关，由台架实验确定，查休斯公司数据 表4-1。,2、钻速系数 和牙齿磨损减慢系数 取值与牙轮钻头类型有关，由台架实验。查表 4-2。3、轴承工作系数：b 取决于钻头类型和钻井液性能，利用现场实钻资料，根据轴承磨损方程确定。,4、地层研磨性系数 与地层研磨性和钻头耐磨性、钻井液性能等因素有关，利用实钻资料，由牙齿磨损方程反算：,综上所述：钻速方程，牙齿磨损方程，轴承磨损方程中 的系数的确定方法：,M,b,可计算求得,可查表求得,第二节 机械破岩钻进参数优选,目的：寻求最优钻压、转速组合，使钻井过程达到最佳的经济技

11、术 效果。优选方法步骤：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：,式中：Cpm单位进尺成本，元/米；钻头成本，元；钻机作业费，元/h；起下钻、接单根时间，h;t 钻头工作时间，h;H 钻头总进尺，m；t=f（钻压、转速、牙齿磨损量等钻进参数）H=（钻压、转速、牙齿磨损量等钻进参数）,1、建立钻头进尺H与钻压、转速、牙齿磨损量等参数的关系,在上式中，令：,J的物理意义：牙齿磨损量h=0（新钻头）时的初始钻速。,S的物理意义：牙齿磨损量h=0时的初始磨速，它的倒数相当于不考虑牙齿磨损影

12、响时钻头的理论寿命。,G的物理意义：考虑牙齿磨损对钻速和牙齿磨损速度的 影响后的进尺系数，它是牙齿最终磨损量的函数。,则：,J/S的物理意义：不考虑牙齿磨损影响时的理论进尺。,2、建立钻头寿命t与钻压、转速、磨损量等参数的关系,由牙齿磨损量h决定钻头的寿命,由轴承磨损量B决定的钻头寿命,考虑牙齿磨损对钻头磨速影响后的钻头寿命系数,3、目标函数,令：,在此仅考虑牙齿磨损决定的寿命。,钻头与起下钻成本的折算时间。,把J,E,S,F代入,二、目标函数的极值条件和约束条件 1、极值条件,轴承磨损量与牙齿磨损量的关系,2、约束条件,（1）牙齿磨损量：,（2）轴承磨损量：,（3）钻压：,（4）转速：,三、

13、钻头最优磨损量、最优钻压和最优钻速 1、钻头最优磨损量,给定（W,n），可求出一定钻压、转速下的最优磨损量。,2、最优钻速,给定（W，），可求出最优转速。,3、最优钻压,根据给定（n，），可求出最优钻压。,4、最优参数组合 理论上：采用迭代方法求解由目标函数、极值条件和约束条件组成 的方程组，可进行全局寻优。实际中：确定钻头磨损量 求在不同转速下的最优钻压 选取每米成本最低的钻压、转速组合。,例4-2某井段的地层可钻性系数KR=0.0023，研磨性系数=2.28*10(-3)，门限钻压M=10KN,转速指数=0.68，用 直径为 251mm的21型钻头钻进，=3.68，=1，=1；钻头成本=9

14、00元/只，钻机作业费=250元/h,起下钻时间=5.75h,所用钻机的转盘转速只有三挡，分别 为n1=60转/分，n2=120转/分，n3=180转/分；根据邻井资料 所选钻头在该井段的牙齿磨损量一般为T6 级（=0.75），试求最优钻压，转速组合及其工作指标。,6.44，0.0146,=1.5,=6.53*10-5,=5;,=9.35 小时,=0.89,=2.156,251mm的21型钻头,查表4-1 4-2,不同转速时的最优钻压和及其工作指标,最优钻压和最优转速组合,小结,水力净化,压差影响,钻速影响因素,牙齿磨损影响因素,成本,思考,假设承包一口井的钻井作业，中标的作业总费用为T。如何

15、优化设计钻井机械参数，使利润最大？,第三节 水力参数优化设计,喷射钻井,采用大功率的泥浆泵和可以产生高速射流的钻头喷嘴，使高压钻井液流过喷嘴时可产生高速流动的水射流，给井底以很大的冲击力。把岩屑及时的冲离井底，并辅助破碎岩石.,主要内容：射流的水力特性 钻头的水力特性 循环压耗 地面泵的水力特性 水力参数的优化设计,射流冲击力、射流喷速 喷嘴直径,钻头水功率、钻头水力压降,整个循环系统的压耗,钻井泵的功率，排量、泵压,水力参数,寻求合理的水力参数配合，使井底获得最大的水力能量分配，从而达到最优的井底净化效果和提高机械钻速的目的。,一、喷射式钻头的水力特性,在钻头上安放喷嘴，钻井液流经喷嘴产生高

16、压射流，射流冲击井底，达到清除井底岩屑及破碎岩石的目的。,（一）射流及其对井底的作用,1、射流特性,1、射流特性 射流是指通过管嘴或孔口过水断面周界不与固体壁接触的液流。,非淹没射流淹没射流,射流压力是否稳定：连续射流：压力平稳 脉冲射流：流量发生一定频率的脉动，射流产生周期性动载 混合射流：既有连续部分，又有脉动部分 空化射流：气体进入液体产生空穴，空穴破裂产生很高的压力,射流分类（按条件）射流与周围流体介质的关系：,有无固体边界：无固体边界，自由射流 有固体边界，非自由射流,钻头喷嘴的射出的射流为淹没非自由连续射流,井底射流特性：（1）射流形状（2）扩散角 a 射流纵剖面上周界母线的夹角称

17、为射流扩散角 a。它反映了射流的密集程度。a越小，则射流的密集程度越高，能量就越集中。射流的喷距：射流断面距喷嘴出口的距离,在等速核以内，射流轴线上的速度等于出口 速度，超过等速核以后，射流轴线上的速度 迅速降低。,（3）速度分布规律,在喷嘴出口断面，各点的速度基本相等，为 初始速度。,在射流的任一横截面上，射流轴心上的速度 最高，由中心向外速度很快降低，到射流边 界上速度降为零。,射流中心部分保持初始速度流动的流束，称 为射流等速核。等速核长度与喷嘴直径和流道形状有关。,（4）井底漫流 射流撞击井底后，形成压力冲击波和沿井底高速流动的漫流。,一、喷射式钻头的水力特性,（一）射流及其对井底的作

18、用,1、射流特性,2、射流对井底的清洗作用,（1）射流的冲击压力作用 射流冲击井底后形成的冲击压力极不均匀，极不均匀的冲击压力使 岩屑受到一个翻转的力矩，从而离开井底。（2）漫流的横推作用 射流冲击井底后形成的漫流是一层很薄的高速液流（高速漫流），井底岩屑产生一个横向推力，使其离开原来的位置。,2、射流对井底的清洗作用,一、喷射式钻头的水力特性,在钻头上安放喷嘴，钻井液流经喷嘴产生高压射流，射流冲击井底，达到清除井底岩屑及破碎岩石的目的。,（一）射流及其对井底的作用,1、射流特性,3、射流对井底破岩作用,2、射流对井底的清洗作用,3、射流对井底破岩作用 在岩石强度较低的地层，射流的冲击力超过了

19、地层的破碎强度，直接破碎岩石。在岩石强度较高的地层，射流挤入岩石中由钻头机械力造成的 微裂纹和微裂缝内，形成“水楔”，使微裂纹和裂缝扩展，从而大 大降低岩石的破碎强度。,一、喷射式钻头的水力特性,（一）射流及其对井底的作用,（二）射流水力参数,1、射流特性,2、射流对井底的清洗作用,3、射流对井底破岩作用,表征射流水力能量大小的参数：喷射速度，射流冲击力，射流水功率计算位置：喷嘴出口断面,1、射流喷射速度,（工程单位）,2、射流冲击力,（国际单位）,（工程单位）,（国际单位）,3、射流水功率 单位时间内射流所具有的做功能量称为射流水功率。,国际单位制,（KW）工程单位制,一、喷射式钻头的水力特

20、性,（一）射流及其对井底的作用,（三）钻头水力参数,1、射流特性,2、射流对井底的清洗作用,3、射流对井底破岩作用,（二）射流水力参数,射流水力能量和喷嘴损耗能量的综合反映，包括：钻头压力降 钻头水功率,1、钻头压力降 钻头压力降是钻井液流过钻头喷嘴以后钻井液压力的降低值。,（MPa）,C 喷嘴流量系数，与喷嘴的阻力系数有关，C1;喷嘴当量直径，即与n个喷嘴出口截面面积总和相当 的喷嘴直径，cm；,2、钻头水功率 钻头水功率是指钻井液流过钻头喷向井底所消耗的水力功率。,3、钻头水力参数与射流水力参数的关系,一、喷射式钻头的水力特性,二、水功率传递的基本关系,水功率传递路径：钻井泵 地面管汇 钻

21、柱内 钻头 环空 地面,压力分配:,水功率分配,钻头压降,环空压耗,钻柱内压耗,地面管汇压耗,钻井泵水功率,钻井泵压力,钻头水功率,环空水功率,钻柱内水功率,地面管水汇功率,一、喷射式钻头的水力特性,二、水功率传递的基本关系,三、循环系统压降的计算,（一）压耗计算的基本公式,假设：（1）钻井液为宾汉流体（2）钻井液在循环系统各部分的流动均为等温紊流流动（3）钻柱处于与井眼同心的位置（4）不考虑钻柱旋转（5）井眼为已知直径的圆形井眼（6）钻井液是不可压缩流体。,（一）压耗计算的基本公式,对管内流：,对环空流：,式中：,管内流：,环空流：,为水头损失；为流体重度；为水头损失系数；为摩阻系数；为水力

22、半径；为井眼直径；,钻井液管内流动的沿程水头损失,一、喷射式钻头的水力特性,二、水功率传递的基本关系,三、循环系统压降的计算,（一）压耗计算的基本公式,（二）摩阻系数 f 的确定,1、宾汉流体在紊流状态下摩阻系数 f 与Re 的关系,管内流：,管外流：,k系数，与管路特性有关，表45；,雷诺数,2 循环系统摩阻系数计算公式,（1）内平钻杆及钻铤管内,（2）贯眼接头钻杆管内,（3）环形空间,一、喷射式钻头的水力特性,二、水功率传递的基本关系,三、循环系统压降的计算,（一）压耗计算的基本公式,（二）摩阻系数 f 的确定,（三）循环系统压耗的计算公式,（1）地面管汇压耗,地面管汇：,地面高压管线 立

23、管 水龙带（头）方钻杆,长度,m：,L1 L2 L3 L4,内径,cm：,d1 d2 d3 d4,管内压耗：,（2）钻杆内压耗,（3）钻铤内压耗,（4）钻杆外环形空间压耗,（5）钻铤外环空压耗,钻杆内外压耗,钻铤内外压耗,分别令 为地面管汇、钻杆内外、钻铤内外的压耗系数，即：,则总压耗计算公式：,整个循环系统的压耗系数,将压耗系数 作进一步的变化，设井深为D，并令,令：,则,一、喷射式钻头的水力特性,二、水功率传递的基本关系,三、循环系统压降的计算,（一）压耗计算的基本公式,（二）摩阻系数 f 的确定,（三）循环系统压耗的计算公式,（四）提高钻头水力参数的途径,（四）提高钻头水力参数的途径,（

24、1）使用低密度钻井液；（2）减小钻井液密度；（3）适当增大管路直径；,压力关系,功率关系,提高钻头水力参数的途径：,1、提高泵压 和泵功率,2、降低循环压耗系数,4、优选排量Q,3、增大钻头压降系数,唯一有效的途径减小喷嘴直径,一、喷射式钻头的水力特性,二、水功率传递的基本关系,三、循环系统压降的计算,四、钻井泵的工作特性,四、钻井泵的工作特性 1、钻井泵的性能参数 额定功率钻井泵的最大输出功率，,KW;额定泵压所用缸套的允许工作压力，,MPa;额定排量在额定功率和额定泵压时的排量，Qr,L/s；额定泵冲额定排量时的泵冲数,次分钟。,额定功率、额定泵压和额定排量关系,2、额定泵的工作状态 根据

25、泵排量大小，可将钻井泵的工作分为两种工作状态：（1）额定泵压工作状态：（2）额定功率工作状态：,只有当泵排量等于额定排量时，钻井泵才能同时达到额定输出功率和额定泵压，因此，应尽量选用额定排量与实际排量相近的缸套。,钻井泵的实际工作状态取决于所选缸套的大小：,五、水力参数优选（一）优选标准：目标：获得最大的水力参数或钻头水力参数 射流水力参数 钻头水力参数,由于：,所以可选其中的 作为优选标准。,各水力参数随排量的变化规律：,由曲线可知：选择一个排量不能使四个参数同时达到最大，那么究竟按照什么标准来优选排量呢？三种选择方式：以 为标准选排量称为最大水功率工作方式 以 为标准选排量称为最大冲击力工

26、作方式 以 为标准选排量称为最大喷射速度工作方式,（二）获得最大钻头水功率的条件 目标函数：,1、在额定泵功率状态下,由上式可看出：Q，；Q,。理论上Q 越小越好，但最小 Q=。因此，在额定泵功率状态下，获得最大钻头水功率的条件是：,2、在额定泵压状态下工作,令：,得：,求得最优排量为：,此时有：,3、最优排量随井深的变化规律,当 Q 时：,当Q 时：,不同井深和排量下的钻头水功率的变化规律图像如图4-21所示。其中：,2 时，钻头水功率最高时的排量为额定排量，此时泵处于额定功率工作状态，,3 时，泵处于额定泵压工作状态,4 时，,为满足携带岩屑所需要的最小排量。,2 点和3 点是两个转折点，

27、有特殊的意义。2 点对应的深度 为第一临界井深，该井深是钻井泵由额定功率工作 方式向额定泵压工作方式的转折点。3 点对应的深度 为第二临界井深。,当D=时，最优排量：由：,可求得第一临界井深为：,当D=时，最优排量：由此可求得第二临界井深为：,4、喷嘴直径的确定 钻头水功率能否达到最大，还取决于钻头喷嘴直径的大小，因为喷嘴直径的大小决定了钻头上的压力降，从而决定泵的工作压力。由 得,当D 时,则,当D 时，喷嘴直径应随井深的增加而逐渐增大。,当 时：,当 时，喷嘴直径应随井深的增加而逐渐减小。,当 时：,当 时，喷嘴直径应随井深的增加而逐渐增大。,（三）获得最大射流冲击力的条件 1、泵在额定功

28、率的工作状态下工作 最优排量：2、泵在额定泵压的工作状态下工作,令：,得,3、最大射流冲击力随排量和井深的变化规律 当 Q 时，Q 时，,理论上推出的获得最大射流冲击力的路线为 1 2 3 4 5由于1 2段 Q,这对泵的工作不利，实际工作取 1 2 3 4 5。,和 分别称为最大射流冲击力标准下的第一临界井深和第二临界井深。,4、最优喷嘴直径的确定 当 D 时，当 时，当D 时，,当 D 时，喷嘴直径应随井深的增加而逐渐增大。当 时，喷嘴直径应随井深的增加而逐渐减小。当 D 时，喷嘴直径应随井深的增加而逐渐增大。,（四）水力参数优化设计的步骤 1、主要任务：水力参数优化设计的标准是获得最大钻

29、头水功率或最大射流冲击力。能否获得上述标准，取决于排量、喷嘴直径和钻井泵的工作状态（与缸套选择有关），因此，水力参数优化设计的主要任务是确定钻井液排量，选择合适的钻头喷嘴直径和泵的缸套直径。,2、设计步骤：（1）确定携岩要求的最小排量 a、根据经验公式：b、根据岩屑举升效率：,式中：最低环空返速，m/s；钻井液密度，井深，cm；,式中：岩屑举升效率，无因次；环空的平均上返速度，m/s；岩屑在环空的实际上返速度，m/s;,一般要求,岩屑的下滑速度：,式中：岩屑下滑速度，m/s;分别为岩屑和钻井液密度，岩屑直径，cm；钻井液的有效粘度，Pa.s;,携岩所需的最小排量：,（2）计算循环压耗系数 分别

30、计算：（3）选择缸套直径，确定额定泵压、排量、功率；原则：1）尽可能选择额定排量与实际排量接近的缸套；2）缸套的工作压力不能超过循环系统的耐压能力。（4）最优排量和喷嘴直径计算 1）计算第一、第二临界井深 2）计算各井段的最优排量和喷嘴直径（5）各水力参数计算 计算各井段射流水力参数和钻头水力参数，结果列表。,设计举例：已知条件：钻头直径 D=215.9mm=21.59cm;喷嘴流量系数 C=0.98 钻铤 dc=17.78 cm,dci=7.14cm,Dc=120m 内平钻杆 dp=12.7 cm,dpi=10.86cm 井队配备两台NB1000钻井泵 井深 D=4000 m,要求环空返速不

31、低于0.7m/s；地面泵压以不超过 18 MPa 为适合 试按最大钻头水功率方式对该井深处进行水力参数设计。,解：确定最小排量 Qa 最低环空返速Va 为：m/s 由于要求环空返速不小于0.7m/s，故取Va=0.7m/s 携岩要求的最小排量：计算不同井深循环压耗系数,井深4000m处的循环压耗系数为：,选择缸套 定排量，且接近才能充分发挥泵的工作效率；根据泵的使用特点，一般缸套的工作额定排量为缸套额定 排量的90%，因此，所选缸套的额定排量应满足：选择3NB1000的缸套直径，由表4-6选择120的缸套直径，额定排量为19.9L/s，额定泵压为33.1MPa。有：33.1*0.9=27.79

32、 MPa 19.9*0.69=17.91 L/s 根据限定条件：地面泵压以不超过18 Mpa 为适合，则：泵的工作额定泵压 Pr=18 Mpa 工作额定排量Qr=17.91 L/s,计算按钻头最大水功率方式下的临界井深 第一临界井深 第二临界井深,计算优选排量 由于D=4000m小于第一临界井深，故：确定喷嘴直径 4000m 井深处的循环压耗为：,根据：,得 de=1.36 cm,计算各水力参数,本章结束！,复习思考题 1、钻压、转速、牙齿磨损量、水力因素和钻井液性能等因素怎样影响机械钻速的？2、什么是门限钻压？转速指数为什么一般小于1？如何确定门限钻压和转速指数？3、修正的杨格钻速模式4、钻

33、压、转速、牙齿磨损量对钻头磨损的影响规律5、牙轮钻头牙齿、轴承磨损方程6、如何确定牙齿磨损系数、地层可钻性系数、地层研磨性系数？7、机械参数优选的目标及目标函数中的 J,S,E,F,J/S 的物理意义 8、在实际工作中，如何确定最优钻压、转速配合9、射流的概念、淹没非自由连续射流的基本特征、射流对井底的作用10、射流水力参数的概念与计算,11、水功率的传递关系12、循环压耗的影响因素及计算13、提高钻头水力参数的途径14、根据排量的大小，可以将钻井泵的工作分为哪几种工作状态？在不同的工作状态下，泵压、排量、输出功率是怎样变化的?如何充分发挥泵的能力？15、在不同的钻井泵的工作状态下，如何才能获得最大的钻头水功率？16、第一、第二临界井深有何意义？如何计算？要获得最大钻头水功率，排量和喷嘴直径如何确定？喷嘴直径理论上应如何变化？17、水力参数优化设计的主要任务是什么？如何进行水力参数的优化设计？,