CN104568627A - 一种岩石研磨性测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油工程行业岩石研磨性实验测试方法领域的岩石研磨性测定方法。包括制备标准岩样；淬火钢螺旋模拟钻头实验前的清洗、烘干与称重；钻预钻孔；岩石研磨性测定；淬火钢螺旋模拟钻头实验后的清洗、烘干与称重；计算岩石研磨性指标。本发明真实的体现了钻井过程中岩石对破岩工具的磨损特点：一是破岩时岩石对钻头的摩擦磨损，二是产生的岩屑对钻头的摩擦磨损。为石油钻井工程技术领域提供了合理评价岩石研磨性的新方法。
Description
技术领域
本发明涉及石油工程行业岩石研磨性实验测试方法领域，具体是一种在室内给定条件下，用淬火钢螺旋模拟钻头对岩石进行研磨性测定试验的岩石研磨性测定方法。
背景技术
岩石的研磨性是破岩工具（钻头）与岩石间摩擦时，岩石磨损破岩工具的能力。实践证明，相同类型的钻头在研磨性低的地层中，其寿命长、进尺多、钻速快，但在研磨性高和硬地层中，其使用效果却不尽人意，说明了钻头对所钻地层的性质非常敏感。目前，国内外测定岩石研磨性的方法有许多种，实验材料有岩心、岩屑、岩块等，研磨工具有铜棒、钢杆、金属环、金属钎头、标准球、标准盘、PDC微钻头等。但是，这些方法都存在一个共性问题，其实验测定方法与实际钻井工况不符，没有钻进深度，只是表面磨损，反应不出岩屑对钻头的摩擦磨损，存在局限性，对钻头的选择使用指导作用不大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在问题，提出在室内给定条件下，真实体现模拟钻井过程中岩石对破岩工具的磨损特点，为石油钻井工程技术领域提供一种评价更为合理、规范的岩石研磨性测定方法。
其技术方案是
一种岩石研磨性测定方法，包括以下步骤：
（1）制备标准岩样；
（2）淬火钢螺旋模拟钻头实验前的清洗、烘干与称重；
（3）钻预钻孔；
（4）岩石研磨性测定；
（5）淬火钢螺旋模拟钻头实验后的清洗、烘干与称重；
（6）计算岩石研磨性指标。
上述方案还包括：
步骤（1）所述的岩样需上下两端面平行，直径大于淬火钢螺旋模拟钻头的圆柱形，高度为150-200mm；步骤（3）所述钻预钻孔操作采用与淬火钢螺旋模拟微钻头等直径的硬质合金钻头钻10-20mm深的孔；步骤（4）所述的岩石研磨性测定参数为转速200 r/min，钻压500N，并记录其实验时间所钻深度；步骤（2和5）所述模拟钻头实验前、后需要用超声波清洗器清洗、烘干，并用电子天平称重；步骤（6）所述的岩石研磨性指标Ra为实验前、后淬火钢螺旋模拟微钻头的磨损重量W与其破碎岩石的磨损体积V之比，即 。
上述方案进一步包括：
步骤（3）中钻预钻孔中钻出的岩屑全部放入预钻孔内。
在步骤（4）岩石研磨性测定过程中，要用冷却液对钻头进行冷却和润滑。
步骤（2和5）所述模拟钻头实验前、后需要用相同的超声波清洗器清洗、烘干，以及用电子天平称重。
本发明的优点是：
本发明真实的体现了钻井过程中岩石对破岩工具的磨损特点：一是破岩时岩石对钻头的摩擦磨损，二是产生的岩屑对钻头的摩擦磨损。本发明为钻井工程提供了合理的岩石研磨性测定新方法，填补了国内外至今没有统一、规范的岩石研磨性测定方法的空白。
附图说明
图1为本发明的岩石研磨性测定方法实验流程图。
图中：1实验前的淬火钢螺旋模拟钻头，2超声波清洗器，3电烤箱，4电子天平，5岩石研磨性实验装置，6钻杆，7硬质合金钻头，8岩样，9 实验后的淬火钢螺旋模拟钻头。
图2为本发明的岩石研磨性测定方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
总体实施例1
一种岩石研磨性测定方法，包括以下步骤：
（1）制备标准岩样；
（2）淬火钢螺旋模拟钻头实验前的清洗、烘干与称重；
（3）钻预钻孔；
（4）岩石研磨性测定；
（5）淬火钢螺旋模拟钻头实验后的清洗、烘干与称重；
（6）计算岩石研磨性指标。
细化实施例2
实施例2是对实施例1的进一步细化。其中：步骤（1）所述的岩样需上下两端面平行，直径大于淬火钢螺旋模拟钻头的圆柱形，高度为150-200mm；步骤（3）所述钻预钻孔操作采用与淬火钢螺旋模拟微钻头等直径的硬质合金钻头钻10-20mm深的孔；步骤（4）所述的岩石研磨性测定参数为转速200 r/min，钻压500N，并记录其实验时间所钻深度；步骤（2和5）所述模拟钻头实验前、后需要用超声波清洗器清洗、烘干，并用电子天平称重；步骤（6）所述的岩石研磨性指标Ra为实验前、后淬火钢螺旋模拟微钻头的磨损重量W(mg)与其破碎岩石的磨损体积V(mm3)之比，即。
典型实施例3
参照附图1和图2，包括以下步骤：
（1）制备标准岩样8；
（2）实验前对淬火钢螺旋模拟钻头1进行清洗、烘干与称重；
（3）将等直径硬质合金钻头7安装在钻杆6上钻20mm预钻孔；
（4）卸掉钻头7，将称重后的淬火钢螺旋模拟钻头1安装在钻杆6上进行岩石研磨性实验，实验结束后，记录钻孔深度；
（5）卸掉淬火钢螺旋模拟钻头1进行清洗、烘干与称重；
（6）计算淬火钢螺旋模拟钻头1的磨损重量W及其破碎岩样8的体积V，求出岩石研磨性Ra。
进一步的，所述的岩石研磨性测定方法，为了更好的模拟实际钻井工况，需先用与淬火钢螺旋模拟微钻头等直径的硬质合金钻头钻20mm的预钻孔，并将钻出的岩屑放入孔内。
进一步的，在所述步骤（1）中，所选用岩样需上下两端面平行，直径为100mm的圆柱形，高度为≤200mm。
进一步的，在所述步骤（4）中，岩石研磨性实验技术参数：转速200 r/min、钻压500N，研磨时间20min，记录其所钻深度，在实验过程中用冷却水对钻头进行冷却。
进一步的，在所述步骤（2）和（5）中，淬火钢螺旋模拟微钻头实验前后的物理处理与称重，记录其磨损重量W。
更进一步的，在所述步骤（6）中，岩石研磨性指标Ra为实验前后淬火钢螺旋模拟微钻头的磨损重量W与岩石的磨损体积V之比值。
Claims (5)
1.一种岩石研磨性测定方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）制备标准岩样；
（2）淬火钢螺旋模拟钻头实验前的清洗、烘干与称重；
（3）钻预钻孔；
（4）岩石研磨性测定；
（5）淬火钢螺旋模拟钻头实验后的清洗、烘干与称重；
（6）计算岩石研磨性指标。
2.根据权利要求1所述的岩石研磨性测定方法，其特征在于：步骤（1）所述的岩样需上下两端面平行，直径大于淬火钢螺旋模拟钻头的圆柱形，高度为150-200mm；步骤（3）所述钻预钻孔操作采用与淬火钢螺旋模拟微钻头等直径的硬质合金钻头钻10-20mm深的孔；步骤（4）所述的岩石研磨性测定参数为转速200 r/min，钻压500N，并记录其实验时间所钻深度；步骤（2和5）所述模拟钻头实验前、后需要用超声波清洗器清洗、烘干，并用电子天平称重；步骤（6）所述的岩石研磨性指标Ra为实验前、后淬火钢螺旋模拟微钻头的磨损重量W与其破碎岩石的磨损体积V之比，即 。
3.根据权利要求2所述的岩石研磨性测定方法，其特征在于：步骤（3）中钻预钻孔中钻出的岩屑全部放入预钻孔内。
4.根据权利要求2或3所述的岩石研磨性测定方法，其特征在于：在步骤（4）岩石研磨性测定过程中，要用冷却液对钻头进行冷却和润滑。
5.根据权利要求4所述的岩石研磨性测定方法，其特征在于：步骤（2和5）所述模拟钻头实验前、后需要用相同的超声波清洗器清洗、烘干，以及用电子天平称重。
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