【正文】 B. 不同的考慮方法，可得出不同的鉆速模型和 目標函數(shù) 。 C、 計算公式選用 2021/12/1 3 求目標函數(shù)的最優(yōu)參數(shù) 最優(yōu)轉(zhuǎn)速 方法 ： 由 0???nC可得出一三維非線性方程： 0),( ???? fhnPfnC當選定一個 P和 hf后，可求出一使成本最低的最優(yōu)轉(zhuǎn)速。 050100150hf1 hf2 hf3 hf4 hf5P1P2P3P4P5P6基本方法 鉆頭最優(yōu)磨損量 最優(yōu)鉆壓 最優(yōu)轉(zhuǎn)速 最優(yōu) CH， CP量 優(yōu)化三參數(shù)計算方 法 2021/12/1 3 求目標函數(shù)的最優(yōu)參數(shù) 鉆頭最優(yōu)磨損量 計算舉例：（例 57） 基本方法 鉆頭最優(yōu)磨損量 最優(yōu)鉆壓 最優(yōu)轉(zhuǎn)速 最優(yōu) CH， CP量 優(yōu)化三參數(shù)計算方法 A、 計算條件 B、 計算內(nèi)容 牙齒磨損量、軸承磨損量、鉆頭進尺和鉆進成本。 開始時： Vm=Vm0 h=h0 起出時： Vm=Vmf h=hf B. 公式 ： 由牙齒磨損公式建立 fmfmfm20fmfmhVVVC0hhChCVV??????02020)1(1)1(1參數(shù)介紹 求門限鉆壓 M和鉆速指數(shù) ? 求地層可鉆性系數(shù) K 求牙齒磨損系數(shù) C2 求巖石研磨性系數(shù) Af )1(1)(2 hCnMPCCKV Hpm ???????? ?2021/12/1 1 確定鉆進模型的有關(guān)參數(shù) 求巖石研磨性系數(shù) Af A. 方法 ： 用新鉆頭試鉆資料反算 B. 公式 ： 由牙齒磨損公式積分而得 tdPDDnQnQAdhhC ff tttfhhh?? ???? ????01232101 )()()1(TnQnQhChPDDAfff )()2)((3212112????參數(shù)介紹 求門限鉆壓 M和鉆速指數(shù) ? 求地層可鉆性系數(shù) K 求牙齒磨損系數(shù) C2 求巖石研磨性系數(shù) Af 2021/12/1 1 確定鉆進模型的有關(guān)參數(shù) 求巖石研磨性系數(shù) Af 計算實例：（ P62，例 56） 參數(shù)介紹 求門限鉆壓 M和鉆速指數(shù) ? 求地層可鉆性系數(shù) K 求牙齒磨損系數(shù) C2 求巖石研磨性系數(shù) Af A、 計算條件 B、 計算內(nèi)容 K、 C Af、 b C、 計算 2021/12/1 2 建立優(yōu)化目標函數(shù) 基本方程 鉆頭總進尺表達式 鉆頭壽命表達式 最終目標函數(shù)形式 基本方程 Cb+Cr(Tt+T) 每米成本 ： C=——————— H Cb 鉆頭成本 ， Cr 鉆機單位時間作業(yè)費 Tt 起下鉆時間 ， T 鉆頭工作時間 H 鉆頭總進尺 2021/12/1 2 建立優(yōu)化目標函數(shù) 鉆頭總進尺表達式 依據(jù) ： 鉆速模式與鉆頭牙齒磨損模式 )1(1)(2 hCnMPCCKV Hpm ???????? ? 1)(( )(112321CPDDnQnQAdtdh f????)1()( 2 hCdtnMPCCKdHHp ????????? dhhCnQnQAPDDdtf)1()( )( 132112 ????dhhC hCnQnQA PDDnMPCCKdHfHp)1()1()()()(2132112?????????? ?基本方程 鉆頭總進尺表達式 鉆頭壽命表達式 最終目標函數(shù)形式 2021/12/1 2 建立優(yōu)化目標函數(shù) 鉆頭總進尺表達式 假定：鉆壓、轉(zhuǎn)速不變，牙齒最終磨損為 hf 則積分后可得 ： )1l n ()()()(222122112331fffHPhCCCChCCEPDDnQnQASnMPKCCJESJH???????????????基本方程 鉆頭總進尺表達式 鉆頭壽命表達式 最終目標函數(shù)形式 2021/12/1 2 建立優(yōu)化目標函數(shù) 鉆頭總進尺表達式 參數(shù)意義 ： )1l n ()()()(222122112331fffHPhCCCChCCEPDDnQnQASnMPKCCJ?????????????J——初試鉆速 (h=0)， S——初試磨損速度 (h=0) J/S——鉆頭理論進尺 (無牙齒磨損 ) E——進尺系數(shù) ， 考慮牙齒磨損對鉆速和磨損的影響 基本方程 鉆頭總進尺表達式 鉆頭壽命表達式 最終目標函數(shù)形式 2021/12/1 2 建立優(yōu)化目標函數(shù) 鉆頭壽命表達式 依據(jù) ：鉆頭牙齒磨損模式 )1)(()(112321hCPDDnQnQAdtdh f?????? ???? fhfT dhhCnQnQAPDDdt0 1321120 )1()()(212 ffhChFSFT???F——鉆頭壽命系數(shù)，考慮牙齒磨損對鉆速和磨損的影響 基本方程 鉆頭總進尺表達式 鉆頭壽命表達式 最終目標函數(shù)形式 2021/12/1 2 建立優(yōu)化目標函數(shù) 最終目標函數(shù)形式 將 H， T代入成本模式，有 trbEErTCCTFSTEJCC?????? )(TE為鉆頭與起下鉆成本的折算時間。 以下將以修正的楊格為基礎(chǔ)，逐步介紹其具體操作思路和方法。 思路： 采用牙齒磨損模型 積分求使用時間與牙齒磨損量的關(guān)系 代入具體參數(shù)計算 2021/12/1 第 3節(jié) 鉆進參數(shù)的優(yōu)選方法 2021/12/1 獲得最優(yōu)的單位進尺成本 Cb+Cr(Tt+T) 每米成本 ： C=——————— H Cb 鉆頭成本 ， Cr 鉆機單位時間作業(yè)費 Tt 起下鉆時間 ， T 鉆頭工作時間 H 鉆頭總進尺 最主要的影響因素： 機械鉆速 目標： 鉆頭磨損 2021/12/1 機械鉆速 )1(1)(2 hCnMPCCKV Hpm ???????? ?Vm=f(P,n,h,CP,CH)=dH/dt 鉆頭磨損 )1)(()(112321hCPDDnQnQAdtdh f???? PnbdtdB ??dh/dt=f(n,P,h), dB/dt=f(n,P) 2021/12/1 機械鉆速 鉆頭磨損 鉆頭總進尺，工作時間 根據(jù)： C=f(P,n,hf,CH,CP) 2021/12/1 鉆井參數(shù)優(yōu)化的關(guān)鍵是： 取得合理的鉆進模式 優(yōu)選參數(shù)鉆井的基本方法為： A. 根據(jù)油田情況選用適用的鉆進模式 。 影響現(xiàn)象 鉆壓、轉(zhuǎn)速對牙齒磨損速度的影響 鉆壓、轉(zhuǎn)速對鉆頭軸承磨損速度的影響 2021/12/1 對鉆頭磨損的影響 2 對鉆頭磨損的影響 鉆壓、轉(zhuǎn)速對軸承磨損速度的影響 B. 軸承磨損速度綜合關(guān)系 ： PnbdtdB ??A. 軸承磨損的影響 ： 對軸承先磨損的鉆頭，其壽命用軸承磨損速度來確定。 分析 ： 當 P=D2/D1時， dh/dt為無窮大，說明 D2/D1為牙輪鉆頭的極限鉆壓。 Vm=f1(P) Vm=f2(n) Vm=f3(h) 三參數(shù)對鉆速的綜合影響 ： Vm=f1(P)?f2(n)?f3(h) 假設(shè)條件 ： 三個參數(shù)相互間不產(chǎn)生影響 研究方法 實驗室研究情況 鉆進實驗研究情況 牙齒磨損的影響 鉆速模型 2021/12/1 對鉆速的影響 1 對鉆速的影響 鉆速模型 楊格鉆速模式： )1(1)(2 hCnMPKV m ????? ?K——巖石可鉆性系數(shù)，與巖石硬度、鉆頭類型及泥漿 性能等因素有關(guān) M——門限鉆壓 ?——轉(zhuǎn)速指數(shù) C2——牙齒磨損系數(shù) 研究方法 實驗室研究情況 鉆進實驗研究情況 牙齒磨損的影響 鉆速模型 2021/12/1 對鉆速的影響 1 對鉆速的影響 鉆速模型 修正楊格鉆速模式： )1(1)(2 hCnMPCCKV Hpm ???????? ?K——巖石可鉆性系數(shù)，與巖石硬度、鉆頭類型及泥漿 性能等因素有關(guān) M——門限鉆壓 ?——轉(zhuǎn)速指數(shù) C2——牙齒磨損系數(shù) CP——壓差影響系數(shù) CH——水力參數(shù)影響系數(shù) 研究方法 實驗室研究情況 鉆進實驗研究情況 牙齒磨損的影響 鉆速模型 2021/12/1 對鉆速的影響 1 對鉆速的影響 鉆速模型 CP系數(shù)： 意義：反映井底壓差對鉆速的影響。 試驗情況 ： 研究方法 實驗室研究情況 鉆進實驗研究情況 牙齒磨損的影響 鉆速模型 2021/12/1 對鉆速的影響 1 對鉆速的影響 現(xiàn)場鉆進實驗研究情況 鉆壓與鉆速的關(guān)系0204060800 10 20 30 40鉆壓，噸機械鉆速，m/hr凈化充分凈化不充分a b c 研究方法 實驗室研究情況 鉆進實驗研究情況 牙齒磨損的影響 鉆速模型 2021/12/1 對鉆速的影響 1 對鉆速的影響 現(xiàn)場鉆進實驗研究情況 分析 ： a. 不同鉆壓范圍，鉆速與鉆壓呈不同的變化關(guān)系 0a: 與 P的平方成正比 ab: 線性關(guān)系 bc: 逐漸降低，趨于不變 b. 通用鉆壓范圍 ： ab段 c. 鉆壓與鉆速的關(guān)系 ： Vm ~ (PM) M——門限鉆壓，相當于牙齒開始壓入巖層時的鉆壓，與巖層性質(zhì)有關(guān) 。 ? 很難找到反映泥漿性能影響規(guī)律的數(shù)學模式 。 2021/12/1 泥漿性能對鉆速的影響 1 影響鉆速的 泥漿因素 2 泥漿密度對鉆速的影響 3 泥漿粘度對鉆速的影響 泥漿參數(shù)列表 影響規(guī)律 影響原理 數(shù)學模型的建立 泥漿密度對鉆速的影響規(guī)律 影響規(guī)律 影響原理 數(shù)學模型的建立 4 泥漿固相含量對鉆速的影響 影響規(guī)律 影響原理 實驗室鉆不同巖石時，壓差對鉆速的影響01234560 1 2 3 4 5井底壓差,*70bar鉆速（*)123P= n=50r/min 2021/12/1 泥漿性能對鉆速的影響 1 影響鉆速的 泥漿因素 2 泥漿密度對鉆速的影響