中硬及硬地层压入硬度较大、研磨性较高,切削齿在钻进中不断被磨钝,齿与岩石接触面积也不断增大,使得岩石破碎时变形和裂隙发育时间延长,难度增加,钻速变慢,而需要更大的钻压。随着地层硬度的提高,PDC复合片钻头破岩时间延长,增大钻速,会使岩石破碎过程发育不能xx,切削齿还未充分破碎岩石,就与岩石分离开,引起破岩深度减小。因此,受破岩时间的限制,为避免切削齿较快磨损,在中硬及硬地层中钻进时不能过分增大转速。
PDC复合片钻头转速表示直径一定的钻头旋转的快慢,是钻井过程中用以衡量回转速度的指标。钻井时,不同硬度岩石的破岩状态不同,钻压对其影响也不相同,因而钻头转速对破岩过程和机械钻速的影响,要考虑岩性与破岩时间因素。
在软而塑性大、研磨性小的岩层(如粘土类岩层)中钻进时,切削齿切削下来的岩屑厚度等于切削齿切入岩石的深度,且钻进中切削齿的磨损很小。因此,在软地层中钻进,当钻压一定时,转速与机械钻速成正比增长。
不同的岩石,钻速随转速增长均有一定的变化曲线和极限转速。在粘土类岩石中钻进,钻速随转速成正比增长;在坚硬的、高研磨性岩石中钻进,钻速随转速增加而增长相对缓慢,由于破岩时间延长,极限转速比其它类岩石要小,当转速超过极限转速,将导致钻速下降。通过提高一倍转速,试验PDC复合片钻头钻井不同级别的岩石,岩石级别为4级的大理石,钻速增长率为93%,岩石级别为9级的斑状花岗岩,钻速增长率仅为28%,从4级到9级,钻速增长率呈递减曲线。对较软的研磨性地层,提高转速有利,而对坚硬的高磨性地层,则意义不大。
在实际工作中,提高
PDC复合片钻头转速受到钻杆柱强度、长度和钻头性能及钻井设备能力的限制。现阶段,随着小井眼钻井技术的发展,以及钻杆柱在井内工作状态的改善和采用先进的润滑剂以减小回转磨阻的研究,高转速将得到充分应用。
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