• 1.2 钻头特性和使用要求 设计机械破岩参数必须考
虑钻头的承载力、机械钻速 和寿命、类型和结构特点以 及优化使用要求。
• 1.2.1 钻头承载力
牙轮钻头的承载力相对金刚 石材料钻头要高一些，这和 它们的结构特点和耐冲击的 能力有关系。钻头的承载力 还和其直径有关，直径越大， 承载力就越大。施加给钻头 的钻压不能超过其承载力， 否则会使钻头短命。
最基本和最重要的因素。地层 的各项机械力学特性对机械参 数的设计都有影响。
这些特性大都有了成熟的实 验方法。所得到的定量和等 级指标与钻压、转速之间也 有了一般相关关系的认识。
目前国内外主要用岩石的 抗压强度、硬度和可钻性来 进行机械参数设计，塑脆性 和研磨性是机械破岩参数设 计的参考指标。
一般随井深的增大，岩石的 抗压强度和硬度逐渐增大，可 钻性逐渐变差，且逐渐由脆转 塑，因此钻压一般随井深逐渐 增大，转速一般随井深先增后 减。但应注意一些特殊地层， 如异常高压地层、盐岩地层、 砾石层等(画图)。
• 1.2.2 钻头类型和结构特点
牙轮钻头钻压一般在30～ 300kN范围，金刚石钻头在30～ 80kN范围。滚动轴承牙轮钻头的 转速范围一般可达200r/min，滑 动轴承钻头的在30～80r/min， 金刚石钻头的转速范围一般在 150～400r/min。
• 1.2.3 钻头的钻速、寿命和进尺
厂家推荐的钻压和转速范 围是一个参考，所设计的钻 压和转速一般不超过厂家推 荐范围的上限，且一般不能 同时取上线,具体还应考虑钻 压和转速的乘积值。但可以 小于其下限。
• 1.2.5 钻头优化使用要求 跑合： 造型： 磨损过程中的钻压调节：
• 1.3 钻机和钻井方法的限制
所设计的机械破岩参数 都是在确定类型的钻机和采 用一定的钻井方法的基础上 来实施的，故设计机械破岩 参数必须考虑钻机功率、类型 和钻井方法的限制。
• 1.3.1 钻机分配给钻头的破岩
功率对机械参数设计的限制
• 钻机功率的分配：
• 顶驱钻和转盘钻破岩功率的来 源：旋转系统，旋转系统功率 =空旋转钻柱的功率+旋转钻头 的功率。
• 井下动力钻破岩功率的来源： 循环系统，其功率=循环钻井 液的功率+动力钻具消耗的功 率+钻头消耗的功率。
• 复合钻破岩功率的来源：旋 转和循环系统，且以后者为 主。
表5 江汉钻头长推荐的钻压和转速
钻头 IAD 正常钻压 型号 C代 kN/㎜
码
转速 r/min
钻头 IAD 正常钻压 型号 C代 kN/㎜
码
转速 r/min
ATJ- 116 0.35-0.90 180-80 MAX 115 0.20-0.70 220-40
1
-G1
ATJ- 427 0.35-0.90 140-60 MAX 435 0.20-0.70 350-80
如果w和n过大，钻头的钻速快，
但寿命短，进尺小，起下钻频繁； 反之，虽寿命长，但钻速慢，钻 进的效率低，进尺也不会大；我 们的目标是钻头能获得较大的进 尺和整体钻井作业的较好的技术 经济效果。
• 1.2.4 厂家推荐
根据钻头的承载力、类型和结 构特点，考虑钻头的机械钻速 和寿命以及现场使用的统计数 据，钻头生产厂家会给出其钻 头的钻压、转速的推荐值范围 (表5)。
4)直流电动机驱动钻机：同上。
5)交流变频电驱动钻机：同上。
• 井下动力钻：
1)涡轮钻具额定转速较高。其工 作转速由外转矩决定，随外转矩 的增大工作转速减小。经验证明， 直径在127～254㎜之间，普通涡 轮钻具的最大功率和最优效率所 对应的转速处在400～800r/min 内。
2)螺杆钻具的特点是扭矩增加 而转速不变，从空载到满载， 速度降低一般不超过10%。螺 杆钻具的转速与泵的排量成 正比，一般200rpm左右。
05C
-11H
ATJ- 517 0.35-1.00 120-60 ATX- 435 0.20-0.70 200-80
225
11
ATM- 117 0.35-0.90 300-80 J11C 447 0.50-0.70 150-160 G1
ATM- 547 0.5-1.05 220-40 J33C 547 0.60-0.90 80-40 33C
第四章 钻进参数优选
• 钻井的定义和基本工作： • 钻井的目标和影响因素分类： • 钻进参数及其优选：优选是指在一定的客
观条件下，根据不同参数配合时对钻井目 标的影响规律，选择合理的钻进参数配合， 使钻井达到最优的技术经济效果。 • 本章内容：机械破岩参数和水力破岩参数 的设计
第一节 机械破岩参数设计
• 转盘钻和顶驱钻：
1)柴油机－机械传动钻机：一 种硬驱动特性钻机，每档转 速恒定。如大庆130－Ⅱ型钻 机，一档转速是67rpm，二档 117rpm，三档217rpm。
2)交流恒频电驱动钻机：同上。
3)柴油机－液力变矩器钻机： 一种软驱动特性钻机，每档转 速有一定范围，且在其范围内 自动调节，基本恒功率输出。
主要是在井相对较深、井 斜较大、旧钻机或钻机功率 相对有限等的情况下有功率 对机械参数设计的限制问题， 应加以考虑。
• 1.3.2 钻机类型和钻井方法对 转速的限制
• 钻机类型：按照动力和传动系 统特性不同,钻机可分为硬驱动 特性钻机和软驱动特性钻机两 种类型。前者的几档转速是恒 定的，后者的几档转速都在一 定范围内随旋转载荷而变化。
• 定义：钻压w(kN)和转速n(rpm)。
• 设计方法：数学优化法和经验 法。经验法是通过直接对机械 破岩参数设计影响因素的分析， 掌握其影响规律，再结合
现场经验来综合设计钻压和 转速。这种方法不用现场测 量许多数据，方便实用，油 田大都使用经验法。
1 机械破岩参数设计 的影响因素分析
• 1.1 地层性质 是影响机械破岩参数设计的
• 1.4 破岩、清岩与携岩的协调
• 1.4.1现代旋转钻井的破岩方式
总体是机械和水力联合破岩。对 极软地层，以水力破岩为主，机 械破岩为辅；岩石由软变硬，破 岩方式逐渐变为机械破岩为主， 水力破岩为辅；对硬到极硬的地 层，只有机械破岩作用。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 1.4.2 清岩和携岩 • 1.4.3破岩、清岩和携岩的关系