考虑射流-螺杆作用的深煤层钻井机械比能模型与参数优化研究
谢广宇1
何佳2
孔祥伟1
许洪星3
徐敏1
汤宇1
李政澔1
1.长江大学 石油工程学院,湖北 武汉 430100;油气钻采工程湖北省重点实验室,湖北 武汉 4301002.中国石油化工股份有限公司西南油气分公司采气一厂,四川 成都 6100413.中国石油川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司,陕西 西安 710000
摘要：鄂尔多斯东缘临兴区块煤层气资源丰富,但受限于埋藏深度大、地层非均质性强等因素,钻井作业面临效率低、施工难度高等挑战.现有机械比能模型对于井下复杂情况的钻压、转速、扭矩的准确计算存在困难,造成能量浪费.为此,针对临兴区块深煤层地质特征,结合水力能量对岩石破碎和井底净化的作用,考虑螺杆钻具对转速和扭矩的影响,提出了考虑射流-螺杆作用的机械比能模型.经验证,相比于Teale模型、Pessier模型、孟英峰模型,提出的模型计算的机械比能值与岩石抗压强度的相关性较好,更加接近真实的机械比能值.以临兴区块LX-55-7D井 2 368～2 776 m井段为例,基于皮尔逊相关性法则,对钻井参数进行相关性分析,得到了与机械比能正相关性较强的参数,依次为转速、钻压、排量、立压、钻头压降、岩石抗压强度、大钩负载,负相关性较强的参数为机械钻速、扭矩,确定了机械比能的主要影响因素为钻压、转速、排量;通过响应面法设计了交叉试验,进行了钻井参数优选,得到了适用于该井段煤岩钻进的最佳参数:钻压 50 MPa、转速 55 r/min、排量 35 L/s.将优化的钻井参数应用于LX-58-6D井的钻井现场设计,结果显示:优化后的钻进参数组合使机械能量转化效率提升了 50.5%,钻速提高了 19.1%.该方法可降低煤岩互层导致的能量耗散,为深煤层高效钻井提供了技术支撑.
关键词：钻井作业深煤层机械比能响应面法钻井参数优化
分类号：TD231.6(矿山设计与建设)
资助基金：中国石油化工股份有限公司科技部重点资助项目(15570042-24-ZC0607-0011)中国石油化工股份有限公司科技部重点资助项目(15570042-23-ZC0607-0008)
论文发表日期：2026-02-20
在线出版日期：2026-03-19（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 212-219 )
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