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　　鉆頭的合理選型在鉆井施工過程中起著非常重要的作用，是提高鉆進(jìn)速度的重要手段之一。在以往鉆頭選型時(shí)，大多數(shù)采用分析鄰井資料或通過室內(nèi)地層巖石可鉆性實(shí)驗(yàn)，對地層巖石可鉆性進(jìn)行分級、對比。這種室內(nèi)測定方法存在著許多不足：1.難以反映巖石在地下所處的真實(shí)條件；2.受到巖心資料的限制；3.建立地區(qū)巖石可鉆性剖面需要進(jìn)行大量巖石性質(zhì)測定實(shí)驗(yàn)，需花費(fèi)大量的人力和物力。因此，對新探區(qū)和巖心資料少的探區(qū)，就有必要開展鉆頭合理選型的新方法研究。本文就是利用隨鉆錄測井資料，來開展鉆頭選型的研究?，F(xiàn)場隨鉆錄井?dāng)?shù)據(jù)，能夠真實(shí)反映井下巖石的特性。根據(jù)錄井資料可以獲得地下巖石的可鉆性、地層研磨性系數(shù)等性質(zhì)。

 

　　2、錄井參數(shù)與巖石可鉆性關(guān)系

 

　　1.地層微可鉆性系數(shù)模型建立

 

　?、倮梦妩c(diǎn)鉆速法的實(shí)鉆數(shù)據(jù)，求取門限鉆壓和轉(zhuǎn)速指數(shù)。

 

　?、诮@頭數(shù)據(jù)庫，求水力轉(zhuǎn)換系數(shù)和壓差影響系數(shù)等區(qū)域常數(shù)。可利用進(jìn)尺加權(quán)法對相應(yīng)層段進(jìn)行處理得到。

 

　　③錄井?dāng)?shù)據(jù)處理：

 

　　(i)逐米計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化鉆時(shí)：

 

　　(1)

 

　　式中－鉆時(shí)，min/m；－標(biāo)準(zhǔn)化鉆時(shí)，min/m；－門限鉆壓，kN；－水力轉(zhuǎn)換系數(shù)；－鉆頭比水馬力，kw/cm2；－鉆壓，kN；－轉(zhuǎn)速，rpm；，，－分別是加權(quán)平均鉆壓，轉(zhuǎn)速和比水馬力；λ為系數(shù)。

 

　　(ii)微可鉆性系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化鉆時(shí)關(guān)系

 

　　(2)

 

　　式中－巖石微可鉆性系數(shù)；為系數(shù)。

 

　　(iii)鉆時(shí)錄井曲線的分段處理及非均質(zhì)地層的校正，包括恒變換和恒變換。

 

　　(3)

 

　　式中－地層研磨性系數(shù)；－鉆頭純鉆進(jìn)時(shí)間，h；為計(jì)算系數(shù)；－牙齒磨損系數(shù)；－牙齒最終磨損量，為系數(shù)。

 

　　(iv)根據(jù)不同鉆頭類型，分別計(jì)算地層參數(shù)。對于銑齒鉆頭，計(jì)算地層研磨性系數(shù)、牙齒磨損系數(shù)和地層可鉆性系數(shù)；對于鑲齒鉆頭，計(jì)算牙齒最終磨損量〖2〗、地層研磨性系數(shù)和地層可鉆性系數(shù)；

 

　　根據(jù)同一構(gòu)造上每口井的錄井資料處理，建立區(qū)域可鉆性變化規(guī)律及鉆頭最優(yōu)選型圖版，對應(yīng)不同的地層，可得到綜合鉆井成本最低的鉆頭類型。根據(jù)上述算法，最后可建立區(qū)域地層可鉆性級值與鉆頭選型實(shí)用模式。

 

 

　　利用錄井資料進(jìn)行鉆頭選型，在試驗(yàn)井上進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)。

 

　　該井的下部井段（4600以下）鉆頭尺寸為215.9毫米，鉆頭類型為ATJ11鑲齒鉆頭，IADC編號是437，連續(xù)使用三只同樣的鉆頭，僅噴嘴尺寸稍有差別，鉆井參數(shù)基本相同。

 

　　該段從4649至4713米共64米，地層研磨性系數(shù)由高漸降低。由于鉆頭牙齒的鈍化，在鉆完這段地層后，鉆速逐漸下降，可鉆性系數(shù)基本不變，反映了牙齒的自然鈍化趨勢。這只鉆頭起出后，牙齒和軸承的實(shí)際磨損也基本反映了這種情況。鉆頭B從4819米開始鉆進(jìn)，鉆速得到提高，接近整段平均鉆速，地層研磨性系數(shù)和可鉆性系數(shù)值都基本保持不變，反映這段地層比較均勻，鉆頭的磨損變化較正常。鉆頭C從4955米鉆進(jìn)，鉆速沒有太大變化，但地層研磨性系數(shù)逐漸增大，可鉆性系數(shù)值基本不變，表明地層進(jìn)入了高研磨性硬地層，此時(shí)應(yīng)選擇合適的鉆井參數(shù)和水力參數(shù)。起出后的鉆頭表明磨損很嚴(yán)重，這與鉆頭選型不當(dāng)有關(guān)。

 

　　從上述結(jié)果可知，鉆頭A基本適應(yīng)地層，鉆頭B未充分使用，鉆頭C的選型和鉆井操作參數(shù)是不合適的。因此，對這三段地層，可考慮重新設(shè)計(jì)鉆頭選型如下：

 

　　在鉆頭A前面的那只鉆頭應(yīng)盡可能鉆進(jìn)至4713米，由于夾層段不很厚，這是有可能做到的。鉆頭類型可選用中或中軟型ATJ11鉆頭（IADC編號為437或517）；從4713米處起鉆換新鉆頭，改用較硬鉆頭，中或中硬（IADC編號為537或617）都可以，采用合適的鉆井參數(shù)，一只鉆頭鉆完剩余的井段，這樣可以節(jié)約大量的時(shí)間和鉆井費(fèi)用。在末段，要注意防止由于鉆頭的過渡磨損產(chǎn)生的縮徑等問題。

 

　　根據(jù)研究得出的試驗(yàn)地區(qū)鉆頭選型結(jié)果，在兩口試驗(yàn)井上進(jìn)行了應(yīng)用，其應(yīng)用結(jié)果是：本井鉆頭使用數(shù)量比本區(qū)塊同類型井相比節(jié)約20％，鉆井周期縮短近兩個(gè)月，整口井節(jié)約鉆井成本一千多萬元。

 

 

　　利用錄井資料來合理的選擇鉆頭，在理論和實(shí)際上是可行的，它給鉆頭選型又開辟了一條新途徑，通過對該方法的初步研究探索，可得出如下結(jié)論：

 

　　1.隨鉆錄井參數(shù)能夠反映地下巖石的可鉆性，這一點(diǎn)已在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證。利用回歸分析方法得出的微可鉆性與巖石可鉆性關(guān)系模型，可用于鉆頭選型和鉆井設(shè)計(jì)，這對于一個(gè)新探區(qū)鉆井工作來說具有很大的指導(dǎo)意義。

 

　　2.根據(jù)試驗(yàn)地區(qū)已鉆探井的錄井資料得出的鉆頭選型結(jié)果，可作為該區(qū)以后鉆井設(shè)計(jì)時(shí)參考。