钻井液水力因素对机械钻速的影响
水力因素对钻速的影响有清岩和破岩两方面。对于清岩作用国外有人认为:1)水力射流能迅速把岩屑冲离井底,以避免重复切削;2)水力射流能够清洁切削齿,以利于钻进岩层;3)水力射流能及时带走岩屑,以免磨损钻头而影响其寿命。
对于水力因素的破岩作用有两种不同的观点:一种认为有破岩作用;一种认为没有破岩作用。后者的理由是根据水力破岩的能量要求,目前钻井实践中所使用的水力功率还远未能直接破碎岩石。修正杨格模式中的水力修正系数就是这种观点的具体反映。当钻头比水功率小于临界比水功率时,水力修正系数小于1;当钻头比水功率大于临界值时,水力修正系数恒等于1。
但有许多钻井科技工作者发现:水力功率大于临界值后,继续增加井底水功率仍可提高钻进速度。尽管其加快钻速的机理还不很清楚,但通过实践找到了一些影响规律。由于实验不同,其结果也不完全一样。目前常见的计算模式有3种。
式中:R为机械钻速; 为钻井液排量; 为一钻头喷嘴当量直径; 为钻井液密度; 为钻头压降; 为钻井液粘度;k为常数。这些计算模式都说明,增加水力功率可以提高钻井速度,而提高水力功率与钻井液密度、流变性、固相含量等密切相关。