确定最优回次钻程时间的方法

用磨锐式钻头钻进时，在规程未改变的条件下，其钻速是随切削具的磨钝而递减的。当钻速很低时，只有起钻换钻头才能在新回次中获得较高的钻速。但在起、下钻的辅助作业中将消耗许多时间。如果早一点起钻，对提高平均钻速有利，但辅助作业时间所占比例加大；如果晚一点起钻，可减少起、下钻次数，但钻头是在钻速很低的状态下继续钻进。因此，必须确定一个最佳回次钻程时间。最佳回次钻程时间的标准应是该回次的回次钻速达最大值。

钻头在t时间内的进尺H为：

式中：v0——钻进开始时的瞬时钻速，m/h；

k0——表示钻速下降特征的系数，它主要取决于岩性、钻进规程和钻头类型。

把式（7-15）代入计算回次钻速的式（7-2），再用求极大值的方法可求出最佳钻程时间t0：

于是，此时的最优回次钻速为：

据瞬时钻速vm与进尺H的关系，并把式（7-16）代入，可求出此时的瞬时钻速为：(www.xing528.com)

由式（7-17）可知，在t0时刻，瞬时钻速与回次钻速正好相等。这便为在现场用绘图法确定最佳钻程时间t0提供了理论依据。如图7-6所示，在生产过程中随时记录并作vm和vR曲线，当两条曲线相交时，它对应的就是最佳回次钻程时间t0，这时必须起钻，结束回次钻程。

图7-6　确定最佳钻程时间t0的方法

虽然以上分析从理论上解决了确定最佳回次钻程时间t0的问题，但在现场实施仍有很多困难：①在野外条件下仅靠手工实时测算并绘制两条曲线，并非易事；②上述理论推导的基础为规程和岩性一定，但实际钻进过程很难保证岩性不变，加之其他随机因素的干扰，实际绘出的钻速曲线不可能像图7-6那样有规律。因此，目前在现场仍是凭经验，根据钻头类型和孔深的不同确定最佳起钻时间。

必须指出，随着计算机和自动检测技术的普及，上述确定最佳钻程时间的方法已经可以在现场自动实现了。即在钻进过程中定期检测进尺量，每7s由微机计算一次瞬时钻速vm和回次钻速vR并存储起来，同时按不等式：

判断是否需要终止回次钻程。如果式（7-18）能满足，则钻进过程处于图7-6中t0点的左边或刚过t0点，可继续钻进。如果不满足，说明已稳定地超过t0点。但为了防止因偶然因素或规程变化造成的虚假现象，还需继续观察5min。这时微机系统给钻压一个增量ΔP，以便观察瞬时钻速vm是否会继续增大而重新满足式（7-18），同时每秒钟测算一次Cm值，如果不满足式（7-18）的次数达60%，则发出“起钻”的命令。在俄罗斯某矿区的生产试验证明，该方法可使回次钻速提高10%～20%。