1地层评价及钻头选型课件

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1、地层抗钻特性评价地层抗钻特性评价与钻头选型技术与钻头选型技术1 软件环境、安装和运行软件环境、安装和运行2 软件功能和特点软件功能和特点3 软件各模块简介软件各模块简介钻头性能评估模块钻头性能评估模块u钻头资料录入钻头资料录入u标准井钻头建立标准井钻头建立测井资料处理模块（标准测井数据文件的建立）测井资料处理模块（标准测井数据文件的建立）地层岩石力学特性参数模块地层岩石力学特性参数模块u地层岩石力学特性参数评估地层岩石力学特性参数评估u地层岩石力学特性参数统计地层岩石力学特性参数统计u标准井岩石力学特性参数建立标准井岩石力学特性参数建立钻头优选模块钻头优选模块u区块选型区块选型u邻井选型邻井选

2、型u效益指数法选型效益指数法选型引言：计算软件简介1 软件环境、安装和运行1.1 软件环境软件环境 主机：主机：主机：主机：CPU 586/300CPU 586/300以上以上以上以上CPUCPU，16M16M以上内以上内以上内以上内 存，存，存，存，20 MB 20 MB 硬盘空间。硬盘空间。硬盘空间。硬盘空间。显示器：分辨率显示器：分辨率显示器：分辨率显示器：分辨率10247681024768最佳。最佳。最佳。最佳。操作系统：操作系统：操作系统：操作系统：Win98Win9820002000XPXPMeMe。1.2 安装安装 双击双击双击双击setupsetupsetupsetup文件，单

3、击缺省按纽即可完成安装。文件，单击缺省按纽即可完成安装。文件，单击缺省按纽即可完成安装。文件，单击缺省按纽即可完成安装。1.3 运行运行 点击点击点击点击“开始程序地层抗钻特性评价与钻头选型开始程序地层抗钻特性评价与钻头选型开始程序地层抗钻特性评价与钻头选型开始程序地层抗钻特性评价与钻头选型”，或者在软件安装目录中直接运行，或者在软件安装目录中直接运行，或者在软件安装目录中直接运行，或者在软件安装目录中直接运行BitselectionBitselection.exe.exe。2 软件功能和特点 开发工具采用了开发工具采用了开发工具采用了开发工具采用了VB6VB6编程语言，编程语言，编程语言，编

4、程语言，软件界面友好，操软件界面友好，操软件界面友好，操软件界面友好，操作简单，运行可靠。作简单，运行可靠。作简单，运行可靠。作简单，运行可靠。软件主要功能：软件主要功能：软件主要功能：软件主要功能：l l利用钻井、录井资料，根据钻头效益指数法，进行钻头性利用钻井、录井资料，根据钻头效益指数法，进行钻头性利用钻井、录井资料，根据钻头效益指数法，进行钻头性利用钻井、录井资料，根据钻头效益指数法，进行钻头性能评估；能评估；能评估；能评估；l l利用测井资料对地层岩石力学特性参数（包括：抗剪强度，利用测井资料对地层岩石力学特性参数（包括：抗剪强度，利用测井资料对地层岩石力学特性参数（包括：抗剪强度，

5、利用测井资料对地层岩石力学特性参数（包括：抗剪强度，无围压抗压强度，内摩擦角，硬度，塑性系数，泥质含量，无围压抗压强度，内摩擦角，硬度，塑性系数，泥质含量，无围压抗压强度，内摩擦角，硬度，塑性系数，泥质含量，无围压抗压强度，内摩擦角，硬度，塑性系数，泥质含量，牙轮钻头岩石可钻性，牙轮钻头岩石可钻性，牙轮钻头岩石可钻性，牙轮钻头岩石可钻性，PDCPDC钻头岩石可钻性）进行评估、钻头岩石可钻性）进行评估、钻头岩石可钻性）进行评估、钻头岩石可钻性）进行评估、统计；统计；统计；统计；l l根据钻头使用效果和地层岩石力学特性参数，进行钻头选根据钻头使用效果和地层岩石力学特性参数，进行钻头选根据钻头使用效

6、果和地层岩石力学特性参数，进行钻头选根据钻头使用效果和地层岩石力学特性参数，进行钻头选型（区块选型、邻井选型和效益指数法选型）。型（区块选型、邻井选型和效益指数法选型）。型（区块选型、邻井选型和效益指数法选型）。型（区块选型、邻井选型和效益指数法选型）。钻头选型方法标标准准井井：由由研研究究区区块块效效益益指指数数最最大大的的钻钻头头所所对对应应的的地地质质层层位位从从上上到到下下人人为为组组合合而而成成的的一一口口假假想想井井，该该井井各各个个层层位位所所对对应应的的钻钻头头效效益指数最大。益指数最大。地层可钻性综合值求取方法3.1 钻头性能评估模块钻头资料的录入钻头资料的录入钻头资料的录入

7、钻头资料的录入 现场使用钻头数据的录入现场使用钻头数据的录入现场使用钻头数据的录入现场使用钻头数据的录入牙牙轮轮钻钻头头：牙牙轮轮钻钻头头：井井号号，钻钻头头型型号号，钻钻头头价价格格井井号号，钻钻头头型型号号，钻钻头头价价格格(元元元元)，I IA AD DC CI IA AD DC C编编码码，生生产产厂厂家家，编编码码，生生产产厂厂家家，钻钻头头直直径径钻钻头头直直径径(i in n)(i in n)，地地层层代代码码，钻钻压压地地层层代代码码，钻钻压压(k kN Nk kN N)，转转速速转转速速(r rp pm m)(r rp pm m)，排排量量排排量量(l l/s s)(l l/

8、s s)，泵泵压压泵泵压压(M MP Pa aM MP Pa a)，钻钻速速钻钻速速(m m/h h)(m m/h h)，进进尺尺进进尺尺(m m)(m m)，外外径径磨磨损损，轴轴承承磨磨损损，牙牙齿齿磨磨损损；外外径径磨磨损损，轴轴承承磨磨损损，牙牙齿齿磨磨损损；PDCPDCPDCPDC钻头：钻头：钻头：钻头：井号，钻头型号，钻头价格井号，钻头型号，钻头价格井号，钻头型号，钻头价格井号，钻头型号，钻头价格(元元元元)，IADCIADCIADCIADC编码，生产厂家，编码，生产厂家，编码，生产厂家，编码，生产厂家，钻头直径钻头直径钻头直径钻头直径(in)(in)(in)(in)，地层代码，钻

9、压地层代码，钻压地层代码，钻压地层代码，钻压(kNkNkNkN)，转速转速转速转速(rpm)(rpm)(rpm)(rpm)，排量排量排量排量(l/s)(l/s)(l/s)(l/s)，泵压泵压泵压泵压(MPaMPaMPaMPa)，钻速钻速钻速钻速(m/h)(m/h)(m/h)(m/h)，进尺进尺进尺进尺(m)(m)(m)(m)，钻头磨损；钻头磨损；钻头磨损；钻头磨损；生产厂家钻头数据的录入生产厂家钻头数据的录入生产厂家钻头数据的录入生产厂家钻头数据的录入牙轮钻头：牙轮钻头：牙轮钻头：牙轮钻头：IADCIADCIADCIADC编码，适用地层，钻头型号，比钻压（编码，适用地层，钻头型号，比钻压（编码

10、，适用地层，钻头型号，比钻压（编码，适用地层，钻头型号，比钻压（kNkNkNkN/mm/mm/mm/mm），），），），转速（转速（转速（转速（rpmrpmrpmrpm）；）；）；）；PDCPDCPDCPDC钻头：钻头：钻头：钻头：IADCIADCIADCIADC编码，适用地层，钻头型号，钻压（编码，适用地层，钻头型号，钻压（编码，适用地层，钻头型号，钻压（编码，适用地层，钻头型号，钻压（kNkNkNkN），），），），转速转速转速转速（rpmrpmrpmrpm），），），），排量（排量（排量（排量（l/sl/sl/sl/s）；）；）；）；3.1 钻头性能评估模块标准井钻头标准井钻头标准井钻头

11、标准井钻头根据效益指数法，建立标准井各层位的使用钻头，即为该区根据效益指数法，建立标准井各层位的使用钻头，即为该区根据效益指数法，建立标准井各层位的使用钻头，即为该区根据效益指数法，建立标准井各层位的使用钻头，即为该区块各口井中相应层位效益指数最大的钻头，使用效果最好的块各口井中相应层位效益指数最大的钻头，使用效果最好的块各口井中相应层位效益指数最大的钻头，使用效果最好的块各口井中相应层位效益指数最大的钻头，使用效果最好的钻头。钻头。钻头。钻头。形成标准井钻头数据文件形成标准井钻头数据文件形成标准井钻头数据文件形成标准井钻头数据文件(*.STB)(*.STB)：地质层位，钻头型号，效：地质层位

12、，钻头型号，效：地质层位，钻头型号，效：地质层位，钻头型号，效益指数，所在井号；益指数，所在井号；益指数，所在井号；益指数，所在井号；标标准准井井：由由由由研研研研究究究究区区区区块块块块效效效效益益益益指指指指数数数数最最最最大大大大的的的的钻钻钻钻头头头头所所所所对对对对应应应应的的的的地地地地质质质质层层层层位位位位从从从从上上上上到到到到下下下下人人人人为为为为组合而成的一口假想井，该井各个层位所对应的钻头效益指数最大。组合而成的一口假想井，该井各个层位所对应的钻头效益指数最大。组合而成的一口假想井，该井各个层位所对应的钻头效益指数最大。组合而成的一口假想井，该井各个层位所对应的钻头效

13、益指数最大。钻头效益指数，钻头机械钻速，钻头总进尺，钻头费用，3.2 测井数据处理模块测井数据处理测井数据处理测井数据处理测井数据处理处理数字化测井得到的测井数据，并构造程序所需的标准测处理数字化测井得到的测井数据，并构造程序所需的标准测处理数字化测井得到的测井数据，并构造程序所需的标准测处理数字化测井得到的测井数据，并构造程序所需的标准测井数据文件（井数据文件（井数据文件（井数据文件（*.LOG.LOG）。）。）。）。文件格式为：文件格式为：文件格式为：文件格式为：井深井深井深井深(米米米米)，自然伽玛，自然伽玛，自然伽玛，自然伽玛(API)(API)(API)(API)，声波时差，密度。，

14、声波时差，密度。，声波时差，密度。，声波时差，密度。数据之间用空格分开。数据之间用空格分开。数据之间用空格分开。数据之间用空格分开。3.3 岩石力学参数模块岩石力学参数计算岩石力学参数计算岩石力学参数计算岩石力学参数计算 利用测井资料对地层岩石力学特性参数（包括：抗剪强度，无利用测井资料对地层岩石力学特性参数（包括：抗剪强度，无利用测井资料对地层岩石力学特性参数（包括：抗剪强度，无利用测井资料对地层岩石力学特性参数（包括：抗剪强度，无围压抗压强度，内摩擦角，硬度，塑性系数，泥质含量，牙轮围压抗压强度，内摩擦角，硬度，塑性系数，泥质含量，牙轮围压抗压强度，内摩擦角，硬度，塑性系数，泥质含量，牙轮

15、围压抗压强度，内摩擦角，硬度，塑性系数，泥质含量，牙轮钻头岩石可钻性，钻头岩石可钻性，钻头岩石可钻性，钻头岩石可钻性，PDCPDCPDCPDC钻头岩石可钻性）进行计算；钻头岩石可钻性）进行计算；钻头岩石可钻性）进行计算；钻头岩石可钻性）进行计算；岩石力学参数统计岩石力学参数统计岩石力学参数统计岩石力学参数统计读入地质层位数据：井号，地质层位读入地质层位数据：井号，地质层位读入地质层位数据：井号，地质层位读入地质层位数据：井号，地质层位(代码代码代码代码),),),),起始井深起始井深起始井深起始井深(米米米米),),),),底界井深底界井深底界井深底界井深(米米米米)；对地层各种岩石力学特性参

16、数进行统计，统计内容为：最大对地层各种岩石力学特性参数进行统计，统计内容为：最大对地层各种岩石力学特性参数进行统计，统计内容为：最大对地层各种岩石力学特性参数进行统计，统计内容为：最大值、最小值、平均值、差值最大值、峰值个数；值、最小值、平均值、差值最大值、峰值个数；值、最小值、平均值、差值最大值、峰值个数；值、最小值、平均值、差值最大值、峰值个数；保存岩石力学参数统计数据保存岩石力学参数统计数据保存岩石力学参数统计数据保存岩石力学参数统计数据(*.RST)(*.RST)(*.RST)(*.RST)。3.3 岩石力学参数模块建立标准井建立标准井建立标准井建立标准井读入标准井钻头数据文件；读入标

17、准井钻头数据文件；读入标准井钻头数据文件；读入标准井钻头数据文件；读入该区块各井的岩石力学参数统计文件读入该区块各井的岩石力学参数统计文件读入该区块各井的岩石力学参数统计文件读入该区块各井的岩石力学参数统计文件(*.RST)(*.RST)(*.RST)(*.RST)；建立标准井，保存标准井的岩石力学参数。建立标准井，保存标准井的岩石力学参数。建立标准井，保存标准井的岩石力学参数。建立标准井，保存标准井的岩石力学参数。(*.STR)(*.STR)(*.STR)(*.STR)标标准准井井：由由由由研研研研究究究究区区区区块块块块效效效效益益益益指指指指数数数数最最最最大大大大的的的的钻钻钻钻头头头

18、头所所所所对对对对应应应应的的的的地地地地质质质质层层层层位位位位从从从从上上上上到到到到下下下下人人人人为为为为组组组组合合合合而而而而成成成成的的的的一一一一口口口口假假假假想想想想井井井井，该该该该井井井井各各各各个层位所对应的钻头效益指数最大。个层位所对应的钻头效益指数最大。个层位所对应的钻头效益指数最大。个层位所对应的钻头效益指数最大。3.4 钻头选型模块区块选型区块选型区块选型区块选型读入标准井岩石力学参数文件；读入标准井岩石力学参数文件；读入标准井岩石力学参数文件；读入标准井岩石力学参数文件；读读入入该该区区块块各各井井的的岩岩石石力力学学参参数数统统计计文文件件读读入入该该区区

19、块块各各井井的的岩岩石石力力学学参参数数统统计计文文件件(*.R R S ST T)(*.R R S ST T)，建建立立区区块块，建建立立区区块块井井。区区块块井井为为井井。区区块块井井为为 一一口口假假想想井井，其其各各层层位位的的岩岩石石力力学学参参数数是是该该区区一一口口假假想想井井，其其各各层层位位的的岩岩石石力力学学参参数数是是该该区区块块 各各 口口 井井 相相 应应 层层 位位 的的 岩岩 石石 力力 学学 参参 数数 的的 平平 均均 值值；块块 各各 口口 井井 相相 应应 层层 位位 的的 岩岩 石石 力力 学学 参参 数数 的的 平平 均均 值值；对假想的区块井进行钻头

20、选型。对假想的区块井进行钻头选型。对假想的区块井进行钻头选型。对假想的区块井进行钻头选型。区区块块井井：区区区区块块块块井井井井为为为为一一一一口口口口假假假假想想想想井井井井，其其其其各各各各层层层层位位位位的的的的岩岩岩岩石石石石力力力力学学学学参参参参数数数数是该区块各口井相应层位的岩石力学参数的平均值。是该区块各口井相应层位的岩石力学参数的平均值。是该区块各口井相应层位的岩石力学参数的平均值。是该区块各口井相应层位的岩石力学参数的平均值。3.4 钻头选型模块邻井选型邻井选型邻井选型邻井选型读入标准井岩石力学参数文件；读入标准井岩石力学参数文件；读入标准井岩石力学参数文件；读入标准井岩石

21、力学参数文件；读入邻井岩石力学参数统计文件读入邻井岩石力学参数统计文件读入邻井岩石力学参数统计文件读入邻井岩石力学参数统计文件(*.RST)(*.RST)(*.RST)(*.RST)；对邻井进行钻头选型。对邻井进行钻头选型。对邻井进行钻头选型。对邻井进行钻头选型。效益指数法选型效益指数法选型效益指数法选型效益指数法选型读入钻头数据文件；读入钻头数据文件；读入钻头数据文件；读入钻头数据文件；根据效益指数大小，按层位给出该区块所有井钻头使用效果根据效益指数大小，按层位给出该区块所有井钻头使用效果根据效益指数大小，按层位给出该区块所有井钻头使用效果根据效益指数大小，按层位给出该区块所有井钻头使用效果

22、较好的三种型号钻头。较好的三种型号钻头。较好的三种型号钻头。较好的三种型号钻头。钻头选型总流程 收集研究区块所有井钻头使用记录及测井资料；收集研究区块所有井钻头使用记录及测井资料；收集研究区块所有井钻头使用记录及测井资料；收集研究区块所有井钻头使用记录及测井资料；输入该区块所有井钻头使用记录并以文件形式保存；输入该区块所有井钻头使用记录并以文件形式保存；输入该区块所有井钻头使用记录并以文件形式保存；输入该区块所有井钻头使用记录并以文件形式保存；处理各口井测井资料，计算、统计岩石力学参数并保存结果；处理各口井测井资料，计算、统计岩石力学参数并保存结果；处理各口井测井资料，计算、统计岩石力学参数并

23、保存结果；处理各口井测井资料，计算、统计岩石力学参数并保存结果；根据钻头使用记录建立标准井钻头，并保存结果；根据钻头使用记录建立标准井钻头，并保存结果；根据钻头使用记录建立标准井钻头，并保存结果；根据钻头使用记录建立标准井钻头，并保存结果；根据标准井钻头结果和各口井岩石力学参数统计值建立标准井根据标准井钻头结果和各口井岩石力学参数统计值建立标准井根据标准井钻头结果和各口井岩石力学参数统计值建立标准井根据标准井钻头结果和各口井岩石力学参数统计值建立标准井岩岩岩岩 石力学参数剖面，并保存结果；石力学参数剖面，并保存结果；石力学参数剖面，并保存结果；石力学参数剖面，并保存结果；根据标准井岩石力学参数

24、剖面和区块岩石力学参数统计值进行根据标准井岩石力学参数剖面和区块岩石力学参数统计值进行根据标准井岩石力学参数剖面和区块岩石力学参数统计值进行根据标准井岩石力学参数剖面和区块岩石力学参数统计值进行区块钻头选型，并保存结果；区块钻头选型，并保存结果；区块钻头选型，并保存结果；区块钻头选型，并保存结果；根据标准井岩石力学参数剖面和单井岩石力学参数统计值进行根据标准井岩石力学参数剖面和单井岩石力学参数统计值进行根据标准井岩石力学参数剖面和单井岩石力学参数统计值进行根据标准井岩石力学参数剖面和单井岩石力学参数统计值进行邻井钻头选型，并保存结果；邻井钻头选型，并保存结果；邻井钻头选型，并保存结果；邻井钻头

25、选型，并保存结果；根据钻头使用记录用效益指数法进行钻头选型，并保存结果。根据钻头使用记录用效益指数法进行钻头选型，并保存结果。根据钻头使用记录用效益指数法进行钻头选型，并保存结果。根据钻头使用记录用效益指数法进行钻头选型，并保存结果。文件扩展名说明 文件名扩展名文件名扩展名牙轮钻头现场使用数据BFRBit Field Roller生产厂家牙轮钻头数据RBFPDC钻头现场使用数据BFPBit Field PDC生产厂家PDC钻头数据PBF测井数据log地质层位FMDFormation D标准井岩石力学参数统计值，区块井岩石力学参数统计值前者含有钻头型号，后者无STRStatic Rock标准井钻

26、头STBStandard Bit岩石力学参数(计算的每米八大参数)txt岩石力学参数统计值RSTRock Static岩石可钻性数据文件ROBRock Bit钻头选型结果文件BRSBit Result富县探区地层抗钻特性评价及富县探区地层抗钻特性评价及钻头选型研究钻头选型研究 高德利高德利中国石油大学（北京）中国石油大学（北京）20042004年年3 3月月岩石硬度岩石硬度 本实验中，千斤顶活塞直径为3.4cm，压头直径为1.18mm。则岩石硬度换算关系为：一、地层岩石力学参数实验测定一、地层岩石力学参数实验测定原理和方法原理和方法岩石可钻性微钻头直径：31.75mm钻压：v牙轮钻头：890N

27、20NvPDC钻头：500N20N转速：55r/min1r/min钻孔深度：v牙轮钻头：2.6mm（预钻深度：0.2mm；计时钻孔深度：2.4mm）vPDC钻头：4mm（预钻深度：1.0mm；计时钻孔深度：3.0mm）试验时的各项技术指标如下：一、地层岩石力学参数实验测定一、地层岩石力学参数实验测定1.2 岩石硬度实验结果 抽取2、4、6、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、30号等16块岩心进行硬度试验。实验结果如表1-1。岩心编号井深(m)压力表平均读数（kgf/cm2)岩石硬度(MPa)岩石硬度级别岩心编号井深(m)压力表平均读数（kgf/cm2)岩石硬度

28、(MPa)岩石硬度级别21430.9216.3111327.105172215.7651.3004173.85941432.2715.7911284.775192216.9050.2454088.05961436.4412.6331027.875212217.9234.4062799.3277977.3317.1001391.285232485.7816.6231352.4859979.2922.7711852.726252487.0119.3921577.796111439.1211.100903.114272487.8232.2562624.377132210.8642.5333460.5

29、88292490.0213.0331060.415152214.4145.1553673.858302840.8113.7001114.655表1-1 岩石硬度实验结果一、地层岩石力学参数实验测定一、地层岩石力学参数实验测定 抽取2、4、6、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、30号等16块岩心进行抗压强度试验。试验结果如表1-2所示。岩心编号井深(m)岩样破坏时的载荷(kN)岩样截面积(mm2)单轴抗压强度(MPa)岩心编号井深(m)岩样破坏时的载荷(kN)岩样截面积(mm2)单轴抗压强度(MPa)21430.9270.51 1438.72 49.01 172

30、215.76186.15 1438.72 129.39 41432.2730.55 1438.72 21.24 192216.90138.44 1438.72 96.22 61436.4416.70 471.44 35.42 212217.9283.33 1438.72 57.92 7977.33109.70 1438.72 76.25 232485.7819.95 475.29 41.98 9979.29135.54 1438.72 94.21 252487.01110.21 1438.72 76.60 111439.1214.94 471.44 31.69 272487.82206.06

31、1438.72 143.22 132210.86145.42 1438.72 101.07 292490.026.88 483.05 14.23 152214.41220.17 1438.72 153.03 302840.8158.05 1438.72 40.35 表1-2 岩石抗压强度实验结果一、地层岩石力学参数实验测定一、地层岩石力学参数实验测定 抽取编号为：1、3、5、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28号等14块岩心进行可钻性实验。实验结果如表1-3。岩心岩心编号编号井深（井深（m）牙轮钻头牙轮钻头可钻性级值可钻性级值PDC钻头钻头可钻性可钻性级值级值岩心岩心

32、编号编号井深井深（m）牙轮钻头牙轮钻头可钻性级值可钻性级值PDC钻头钻头可钻性级值可钻性级值11430.074.132.33162215.1455.242.6131431.3254.832.10182216.1455.872.9051435.2455.293.17202217.326.474.018977.795.364.91222218.867.4810.0010981.9055.422.82242486.3655.644.89122210.335.333.05262487.536.9610.00142212.376.003.88282489.266.252.75表1-3 牙轮岩石可钻性实验

33、结果一、地层岩石力学参数实验测定一、地层岩石力学参数实验测定综合上述结果，可得到表1-4所示的实验结果。层位抗压强度（MPa）硬度（MPa）牙轮岩石可钻性PDC岩石可钻性延长组85.231622.005.393.87纸坊组35.121305.944.752.53刘家沟组107.533639.136.073.29石千峰组109.912101.086.283.82下石盒子组40.351114.65一、地层岩石力学参数实验测定一、地层岩石力学参数实验测定二、富县探区地层力学参数评估研究二、富县探区地层力学参数评估研究根据根据弹性波理论，无限介质中纵波和横波的传播速度为根据根据弹性波理论，无限介质中纵

34、波和横波的传播速度为：纵波速度，纵波速度，m/s 横波速度，横波速度，m/s 动态泊松比动态泊松比 介质密度，介质密度，动态弹性模量，动态弹性模量，MPaMPa 由前面两式由前面两式可以导出可以导出岩石动弹性参数岩石动弹性参数岩石动弹性参数岩石动弹性参数二、富县探区地层力学参数评估研究二、富县探区地层力学参数评估研究校正前地层泥质含量，校正前地层泥质含量，%；校正后地层泥质含量，校正后地层泥质含量，%；自然伽玛值；自然伽玛值；自然伽玛最大值；自然伽玛最大值；自然伽玛最小值；自然伽玛最小值；Hilchie指数，指数，3.7为第三纪地层，为第三纪地层，2为老地层。为老地层。地层泥质含量地层泥质含量

35、二、富县探区地层力学参数评估研究二、富县探区地层力学参数评估研究岩石抗压强度，岩石抗压强度，MPa 岩石动弹性模量，岩石动弹性模量，MPa其余符号意义同前。其余符号意义同前。无围压抗压强度无围压抗压强度无围压抗压强度无围压抗压强度二、富县探区地层力学参数评估研究二、富县探区地层力学参数评估研究地层岩石硬度地层岩石硬度地层岩石硬度地层岩石硬度 地层硬度，MPa 回归系数，可由岩心实验数据回归得到。本研究中，a=20,b=-0.002其余符号意义同前。二、富县探区地层力学参数评估研究二、富县探区地层力学参数评估研究岩石抗剪强度，MPa 抗剪强度抗剪强度抗剪强度抗剪强度岩石密度，地层泥质含量，%动泊

36、松比二、富县探区地层力学参数评估研究二、富县探区地层力学参数评估研究地层岩石内摩擦角，度；地层岩石内摩擦角，度；其余符号意义同前。其余符号意义同前。岩石内摩擦角岩石内摩擦角岩石内摩擦角岩石内摩擦角二、富县探区地层力学参数评估研究二、富县探区地层力学参数评估研究地层岩石可钻性地层岩石可钻性地层岩石可钻性地层岩石可钻性二、富县探区地层力学参数评估研究二、富县探区地层力学参数评估研究对牙轮钻头：牙轮钻头岩石可钻性；回归系数，可由岩心实验数据回归得到。本研究中：无围压抗压强度，地层岩石可钻性地层岩石可钻性地层岩石可钻性地层岩石可钻性二、富县探区地层力学参数评估研究二、富县探区地层力学参数评估研究对PD

37、C钻头：牙轮钻头岩石可钻性；方程系数；泥质含量影响系数；岩石抗张、抗剪、抗压系数；对于本研究：三、钻头性能评估方法三、钻头性能评估方法 一口井乃至一个地区的钻头使用效果如何，需要对钻头使用效果进行事后评价。可以用钻头效益指数对钻头的使用效果进行评价，钻头效益指数，钻头机械钻速，钻头总进尺，钻头费用，应用该模型，可以建立某一地区钻头的优选系列，为该区新井钻头优选提供指导。用该方法评估钻头时，效益指数越大说明该只钻头表现越好。因此，应优先选用效益指数高的钻头。四、钻头选四、钻头选型方法研究型方法研究地层可钻性综合地层可钻性综合地层可钻性综合地层可钻性综合值求取方法值求取方法值求取方法值求取方法标标

38、准准井井：由研究区块效益指数最大的钻头所对应的地质层位从上到下人为组合而成的井，该井各个层位所对应的钻头效益指数最大。四、钻头选型方法研究四、钻头选型方法研究钻钻钻钻头头头头选选选选型型型型方方方方法法法法五、计算软件系五、计算软件系统设计思路统设计思路主要包括以下模块：钻钻头头数数据据库库：编辑和处理现场使用过的钻头数据库，为钻头选型提供基础数据；测测井井数数据据处处理理：处理数字化测井得到的测井数据，并构造测井基础数据库。直接从有相同文件格式的测井数据盘中读取数据，并处理之；分分析析选选型型：计算地层岩石力学特性参数、分段或全井段钻头选型、打印计算结果曲线等；参参数数输输出出：用表格形式输

39、出中间计算结果及选型结果；生生成成报报表表：根据同一区块各口井的岩石可钻性数据和钻头选型数据生成该区块的岩石可钻性及钻头选型报告；帮助：帮助：本系统的主帮助文件；六、现场应用计算六、现场应用计算实钻地层力学参数评价计算成果图实钻地层力学参数评价计算成果图实钻地层力学参数评价计算成果图实钻地层力学参数评价计算成果图富古1井岩石力学参数计算结果 SS 抗剪强度；UCS 无围压抗压强度；IFA 内摩擦角；RH 岩石硬度；coep 塑性系数；Vsh 泥质含量；RockDR 牙轮岩石可钻性；PdcDR PDC钻头岩石可钻性 六、现场应用计算六、现场应用计算实钻地层力学参数评价计算成果图实钻地层力学参数评

40、价计算成果图实钻地层力学参数评价计算成果图实钻地层力学参数评价计算成果图富古2井岩石力学参数计算结果 SS SS 抗抗抗抗剪剪剪剪强强强强度度度度；UCS UCS 无无无无围围围围压压压压抗抗抗抗压压压压强强强强度度度度；IFA IFA 内内内内摩摩摩摩擦擦擦擦角角角角；RH RH 岩岩岩岩石石石石硬硬硬硬度度度度；coepcoep 塑塑塑塑性性性性系系系系数数数数；VshVsh 泥质含量；泥质含量；泥质含量；泥质含量；RockDRRockDR 牙轮岩石可钻性；牙轮岩石可钻性；牙轮岩石可钻性；牙轮岩石可钻性；PdcDRPdcDR PDCPDC钻头岩石可钻性钻头岩石可钻性钻头岩石可钻性钻头岩石可

41、钻性 七、现场试验七、现场试验钻头选型设计原则钻头选型设计原则钻头选型设计原则钻头选型设计原则试试试试验验验验所所所所用用用用钻钻钻钻头头头头根根根根据据据据试试试试验验验验井井井井所所所所在在在在位位位位置置置置，即即即即按按按按距距距距离离离离富富富富古古古古1 1、2 2、3 3、4 4、5 5的的的的远远远远近近近近，按按按按前前前前述述述述选选选选型型型型推推推推荐荐荐荐结结结结果选择试验钻头。果选择试验钻头。果选择试验钻头。果选择试验钻头。推荐根据邻井钻头选型结果表选用试验钻头。推荐根据邻井钻头选型结果表选用试验钻头。推荐根据邻井钻头选型结果表选用试验钻头。推荐根据邻井钻头选型结果

42、表选用试验钻头。七、现场试验七、现场试验现场试验结果现场试验结果现场试验结果现场试验结果井号：富古6井井别：预探井设计井深：2950米地理位置：陕西省洛川县旧县镇厢寺川霍家塘构造位置：鄂尔多斯盆地陕北斜坡东南部目的层：马家沟组、山西组、下石盒子组、延长组等完钻层位：马家沟组1、试验井基本情况、试验井基本情况七、现场试验七、现场试验现场试验结果现场试验结果现场试验结果现场试验结果2、试试验验井井井井身身结结构构示示意意图图七、现场试验七、现场试验现场试验结果现场试验结果现场试验结果现场试验结果3、试验井工程设计的钻头、试验井工程设计的钻头地 层井 段(m)钻头直径(mm)牙轮钻头型号PDC钻头型

43、号延 安 组、富 县 组0300444.5P2延长组1125215.9HJ517H517纸坊组1615PDCG536XLG547和尚沟组1735刘家沟组2080HJ517HA537石千峰组2340上石盒子组2530下石盒子组2630山西组2740太原组2770本溪组2790马家沟组2950七、现场试验七、现场试验现场试验结果现场试验结果现场试验结果现场试验结果4、试验井段、试验井段本次试验井段为：286.00m2500m七、现场试验七、现场试验现场试验结果现场试验结果现场试验结果现场试验结果序号钻头直径(mm)型号厂家钻进井段所钻地层进尺(m)纯钻时间(h)机械钻速(m/h)钻头磨损情况从(m

44、)到(m)1215.9XHPBC江西286.00590.83延长组304.8325.9311.76掉齿3颗，断1颗。轴承尚好。596.95759.27延长组162.3213.0012.49764.90776.18延长组11.281.0011.28782.09865.01延长组82.928.509.762215.9G436XL川克865.01941.72延长组76.7117.654.35完好1409.451933.31纸坊组刘家沟组523.86145.003.613215.9XHP2C江西941.721172.18延长组纸坊组230.4646.204.99三个牙轮内圈齿断完4215.9HJ517

45、G江汉1172.181409.45纸坊组237.2771.803.30无断掉齿，轴承尚好5215.9HJ537L江汉1933.312126.10刘家沟组石千峰组192.7998.251.96无断掉齿，轴承尚好6215.9HA537江汉2126.102357.32石千峰组231.22103.402.24牙齿断5颗，轴承尚好7215.9HA537LG江汉2357.322507.00石千峰组上石盒子149.6886.101.74钻头仍在钻进中5、试验井钻头使用情况、试验井钻头使用情况七、现场试验七、现场试验现场试验结果现场试验结果现场试验结果现场试验结果井号井号钻头钻头直径直径(mm)钻头用量钻头用

46、量(只只)钻进井段钻进井段（m）进尺进尺(m)纯钻纯钻时间时间(h)机械机械钻速钻速(m/h)备注备注牙轮牙轮钻头钻头PDC钻头钻头合合计计从从到到富古富古1井井241.313114234.002505.212245.05652.503.44表中表中进尺进尺数据数据为钻为钻进井进井段总段总长减长减去该去该井段井段的取的取芯进芯进尺而尺而得得富古富古2井井214.3718295.902609.002313.10627.253.69富古富古3井井241.312113393.802497.302103.50565.663.72富古富古4井井241.311213300.002548.152203.59

47、641.753.43富古富古5井井215.96410346.502485.132086.48531.013.93富古富古6井井215.9617286.002507.002203.34616.833.576、试验井钻头使用与本区块其它井比较情况、试验井钻头使用与本区块其它井比较情况七、现场试验七、现场试验现场试验结果现场试验结果现场试验结果现场试验结果7、钻头试验结果分析、钻头试验结果分析1)试验井（富古6井）钻头用量比本区块所有井都少，节约的钻头用量在14.29%100%之间。试验井平均机械钻速比富古2、富古3、富古5稍低，而比富古1、富古4都高。2)试验证明，所推荐的PDC钻头类型（川克G3

48、6XL系列）适合所钻遇的地层，所使用的牙轮钻头也适用于对应的地层，这可以从钻头使用结果看出来。3)试验井平均机械钻速比本区块有的井低，主要是由于所使用的PDC钻头未能得到较高的机械钻速所致。同时也反映了各口井岩石力学性质的差异。4)现场所使用的PDC钻头型号为G436XL，而经过对该区块地层岩石力学特性进行细致分析后，我们推荐的PDC钻头型号是G536XL。这两种型号的钻头差别在PDC切屑块直径上，G436XL型号钻头PDC切屑块直径为1/2，而G536XL型号钻头PDC切屑块直径为3/4，两种钻头型号有相同的布齿密度（均为中密布齿），这样G536XL型号钻头的齿数比G436XL要少一些，相同

49、钻压下单齿受力要比G436XL型号钻头大，钻头齿吃入地层要深，从而单位时间切屑量比G436XL型号钻头要大。因此，可以预计，如果选用推荐型号为G536XL的PDC钻头的话，机械钻速会比型号为G436XL的PDC钻头要高。七、现场试验七、现场试验现场试验结果现场试验结果现场试验结果现场试验结果七、现场试验七、现场试验现场试验结果现场试验结果现场试验结果现场试验结果5)在钻头型号和地层相匹配的情况下，PDC钻头应该配合螺杆或涡轮钻具使用才能取得好的效果。6)延长组可钻性很好，是快速钻井之基础。如果二开开始就使用PDC钻头配合螺杆钻具钻进的话，则可以得到较高的机械钻速。本井为了卡准取芯层位，设计规定

50、延长组过后才能使用PDC钻头。研研 究究 结结 论论1、通过室内岩心试验，结合测井资料建立了研究区块各口井的岩石力学参数剖面，以此为基础结合现场钻头使用实际情况优选出了适合研究区块各个层位的钻头型号，并在现场试验得到验证，取得了较好的效果。2、总体而言，富县区块2300米以前地层强度随井深增加逐渐增大。23002700米左右地层岩石强度逐渐减小。此后，岩石强度又恢复增大的趋势，到马家沟组达到本区块的最大值。3、现场试验证明，用效益指数法对现场使用过的钻头进行初选，然后结合研究井地层可钻性综合值（地层综合系数）和岩石力学参数计算结果确定钻头型号，符合地层实际情况。4、现场试验证明，优选出的PDC钻头型号，即川石克里斯坦森公司型号为G36XL的PDC钻头适合在该区块钻进，具体选择时应根据岩石力参数学评价结果来确定PDC钻头的切屑块直径。5、本研究区块的延长组可钻性较好，为快速钻进之基础，可以用517系列的牙轮钻头或切屑块直径较大的PDC钻头配合螺杆或涡轮钻具钻进，以获得高的机械钻速。研研 究究 结结 论论