山前构造钻头优选技术 - 图文

山前构造钻头优选技术

续表4.8 AC(us/ft) 深 度 DEPTH(m) 5323.000 5457.000 5459.000 5461.000 5583.000 5586.000 ┄┄ 6003.500 6007.000 6083.500

分析上面的测井资料，我们可得到岩石的可钻性资料、硬度和岩石抗压强度，最终选出不同地层的钻头序列,如下表4.9。

表4.9 部分井段钻头序列 井段（m） 地层 牙轮钻头 4681.0-4785.0 吉迪克组 4785.0-5586.0 下第三系（E） 6003.5-6083.5 白垩系（K） Kd Gd(mg) 研磨性 声波时GR(API) 可钻性差 58.691 72.313 59.070 59.000 62.499 60.638 ┄┄ 67.156 71.137 68.991 自然伽马 52.644 66.950 41.463 47.501 44.469 41.064 ┄┄ 71.013 46.398 60.687 级值 5.700 3.080 3.610 8.800 6.980 6.700 ┄┄ 5.020 5.780 3.400 Sc(MPa) 抗压强度 14.470 54.220 43.120 54.220 15.400 10.610 ┄┄ Hd(MPa) 硬度 471.160 967.280 830.650 1318.660 336.250 249.400 ┄┄ 12.890 8.400 9.610 19.800 57.350 39.790 ┄┄ 江汉：H136、H127、江汉：H216、H217、江汉：H517、H527A、HJ137、G134A、H517A、G515、ATJ22、HJ517、G515、ATJ22 GJ135AB、 HJ517 川石：SHT22R 川石：SHT22R PDC钻头 川克：R535、R419、川克：R437、S226、 川克：R535、R435、AR545、S226 S725、R426、G536X R437、S226、G536X 江汉：B331、B461R、江汉： B331、B461R、江汉：B331、B461R、 B361RG、B27M

B361RG、B27M 31

西南石油大学成教学院四川石油学院教学站专科毕业设计（论文）

4.3 利用微钻法获取岩石力学参数优选钻头序列

岩石力学参数包括岩石硬度、岩石抗压强度、岩石抗剪强度、岩石的可钻性等，它们反映了岩石抗破碎的特征。钻头选型的工作就是选择与地层类型相匹配的钻头，因此地层岩石的力学性质是研究合理钻头选型的基础。

4.3.1 岩石硬度和塑性系数

岩石的抗压硬度，是用史氏岩石硬度计测得的。它反映了钻进中产生的岩石体积破碎的门限值，当比压达到或超过岩石史氏岩石硬度值时，牙齿吃入岩石后，在冲击、刮挤和切削作用下，岩石产生较大块状的体积破碎。

由于压模压入岩石的应力分布及岩石破碎过程与牙轮钻头压入岩石的应力分布和破碎过程相似，所以岩石的硬度在岩石分类中是一个比较重要的方法，其计算公式

[24]

为:

Pr?P (4.31)

S式中：

P一产生破碎时压模的载荷，N； S一压模底面积，mm2；

Pr—硬度值，Mpa。

表4.10 岩石硬度分类表 类别 软 中 硬 级别 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 硬度 < 98 245 490 980 147019602940392049005880>68~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ Nmm2 98 ~5 60 24490 980 1470 1960 2940 3920 4900 5880 6860

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岩石的塑性系数指岩石破碎时所消耗的总功与破碎前弹性变形功的比值，岩石的塑性系数反应岩石的塑性，由于岩石发生破坏时，其脆性破坏和塑性破坏的性质有差异，对于钻井工程中，钻头型号的选择、参数选择具有重要的指导意义。其计算公式为:

K?AF (4.32) AE式中:

K——塑性系数；

AF——破碎前消耗的总功； AE——弹性变形功；

4.3.2 岩石的单轴抗压强度

当无侧压试样在纵向压力作用下至破坏时，单位面积上所承受的载荷，称为岩石的单轴抗压强度。

单轴抗压强度的计算公式为:

R?P式中:

A (4.33)

R——岩石单轴抗压强度，Mpa； P——岩石破坏的最大载荷，N；

A——垂直加载方向试件截面积，mm。

24.3.3 岩石抗剪强度

岩石的抗剪强度指岩石的抗剪切能力，由于PDC钻头的破岩机理是以剪切破碎为主，所以岩石的抗剪强度可作为PDC钻头选型的依据。

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4.3.4 岩石的可钻性

在罗劳1962年提出的微型钻头钻进法基础上，近年来我国石油界成功研制了可钻性测试仪[6]，经过对大量地下岩心的实验数据的统计分析，得出了按微钻头钻时Y(s)取以2为底的对数，即log2Y为指标，可将各地层按可钻性分为10级，见下表4.11。

Kd?log2Y (4.34)

表4.11 地层可钻性分类表 类别 级别 1 测定<4 值 s 2 软 3 4 16~ 32 中 5 32~ 64 硬 7 8 9 10 6 64~ 128 4~8 8~ 16 128~ 256~ 512~ >1024 256 512 1024 4.3.5 微钻法优选钻头

通过上面的分析，我们可以清晰地发现，可以通过室内试验测定岩石力学性质[24]，从而确定地层的可钻性，再根据地层可钻性值和岩石抗压强度以及硬度查《钻监督手册》 和《钻采工具手册》，可选定钻头序列。下面表4.12、表4.13和表4.14为塔里木山前构造某井的室内试验测试结果，结合该表以及岩石的硬度和抗压强度可选出相应的钻头序列（见表4.15）。在处理岩石微钻时值和岩石硬度及其单轴抗压强度时，为了使获得的数据能更好的反应地层信息，应对其实验数据做简单的数据处理，如对取芯厚度进行加权平均，取其平均值等（这儿不对其过程进行详细讲述）。

表4.12 乌什区块地层岩石可钻性试验结果表 岩井号 代码 样编号 乌TW1 参1 4683.5 34

4678.0～77.58 71 55.7 63.5 61 65.72 34.485 井深 均值（m） 1 2 3 4 5 （s) （s) 钻时值试验次数 微钻时平均微