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冲洗液性能对金刚石钻头钻进效率的影响

发布时间:2016-09-09 07:55:26;浏览次数:


冲洗液(常用的有清水和泥浆液)是金刚石钻头钻进过程中不可或缺的条件,钻头在孔底高速旋转产生了大量的热量和岩屑,必须通过冲洗液带离孔底至地面才能保证钻头顺利的完成下一个回次的钻进。冲洗液的性能分为冲洗液的密度和冲洗液的粘度两方面,这些性能的好坏直接影响金刚石钻头的钻进效率,如果掌握不好还有可能造成金刚石钻头的烧坏情况。
1, 冲洗液密度对金刚石钻头钻进效率的影响
冲洗液密度决定着孔内液柱压力与地层孔隙压力之间的压差。
冲洗液与金刚石钻头钻进效率的关系图
一定钻速下,单位时间钻出的岩屑量一定,需要一定的水功率才能完全清除,低于这个水功率值,孔底净化就不完善,则钻速降低。高于这个水功率值水力参加破岩,机械钻速升高。但水浮力增加,对钻速的提高会造成不利影响(硬岩层中)。
对孕镶和自磨式钻头,若遇到弱研磨性岩石,为保持钻头自锐能力,必须在孔底保存一定的岩粉,过大的水功率将导致钻速下降,甚至抛光钻头。孔底压差对刚破碎的岩屑有压持作用,阻碍孔底岩屑及时清除,压差增大将使钻速明显下降。
2,冲洗液粘度对金刚石钻头钻进效率的影响
其他条件一定时,冲洗液粘度的增大,将使孔底压差增大,浮力增大,并使孔底钻头获得的水功率降低,从而使钻速降低。而粘度的决定因素是冲洗液固相含量及其分散性。固相含量、固相颗粒的大小和分散度对钻进效率有明显影响:
(1)固相含量相同时,分散性冲洗液比不分散冲洗液的钻速低。
(2)固相含量越少,两者的差别越大。一般应用固相含量<4%的不分散冲洗液。
3,冲洗液性能的选择
孔内岩屑颗粒的上返速度主要取决于液流的上返流速、冲洗液的性能、岩屑颗粒尺寸及其密度。清水冲洗时,液流上升速度取0.25~0.6m/s;泥浆冲洗液时,液流上升速度取0.20~0.5m/s。为提高钻速,在可能的条件下应尽量选用清水作冲洗液;若用泥浆其粘度和密度值宜小不宜大,并尽量用低固相不分散泥浆。
冲洗液的排粉、冷却、润滑和护壁诸功能中,以排粉所需的泵量最大,故以此为依据来选择泵量。液流的阻力与流速平方成正比,如泵量过大引起的孔底脉动举离力将抵消一部分钻压;造成在岩心管内、外环间隙中流速过高,可能冲毁岩心或孔壁。合理的泵量值应在满足排粉前提下兼顾其他工艺因素。

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