一種巖石研磨性測定方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油工程行業(yè)巖石研磨性實驗測試方法領域，具體是一種在室內給定 條件下，用渾火鋼螺旋模擬鉆頭對巖石進行研磨性測定試驗的巖石研磨性測定方法。
【背景技術】
[0002] 巖石的研磨性是破巖工具(鉆頭）與巖石間摩擦時，巖石磨損破巖工具的能力。實 踐證明，相同類型的鉆頭在研磨性低的地層中，其壽命長、進尺多、鉆速快，但在研磨性高和 硬地層中，其使用效果卻不盡人意，說明了鉆頭對所鉆地層的性質非常敏感。目前，國內外 測定巖石研磨性的方法有許多種，實驗材料有巖也、巖屑、巖塊等，研磨工具有銅棒、鋼桿、 金屬環(huán)、金屬針頭、標準球、標準盤、PDC微鉆頭等。但是，該些方法都存在一個共性問題，其 實驗測定方法與實際鉆井工況不符，沒有鉆進深度，只是表面磨損，反應不出巖屑對鉆頭的 摩擦磨損，存在局限性，對鉆頭的選擇使用指導作用不大。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術存在問題，提出在室內給定條件下，真實體現(xiàn)模擬 鉆井過程中巖石對破巖工具的磨損特點，為石油鉆井工程技術領域提供一種評價更為合 理、規(guī)范的巖石研磨性測定方法。
[0004] 其技術方案是 一種巖石研磨性測定方法，包括W下步驟： (1) 制備標準巖樣； (2) 渾火鋼螺旋模擬鉆頭實驗前的清洗、烘干與稱重； (3) 鉆預鉆孔； (4) 巖石研磨性測定； (5) 渾火鋼螺旋模擬鉆頭實驗后的清洗、烘干與稱重； (6) 計算巖石研磨性指標。
[0005] 上述方案還包括： 步驟（1)所述的巖樣需上下兩端面平行，直徑大于渾火鋼螺旋模擬鉆頭的圓柱形， 高度為150-200mm ;步驟（3)所述鉆預鉆孔操作采用與渾火鋼螺旋模擬微鉆頭等直徑的 硬質合金鉆頭鉆10-20mm深的孔；步驟（4)所述的巖石研磨性測定參數(shù)為轉速200 r/ min,鉆壓500N，并記錄其實驗時間所鉆深度；步驟（2和5)所述模擬鉆頭實驗前、后需 要用超聲波清洗器清洗、烘干，并用電子天平稱重；步驟（6)所述的巖石研磨性指標R。 為實驗前、后渾火鋼螺旋模擬微鉆頭的磨損重量W與其破碎巖石的磨損體積V之比，即 化二一1000。 |7
[0006] 上述方案進一步包括： 步驟（3)中鉆預鉆孔中鉆出的巖屑全部放入預鉆孔內。
[0007] 在步驟（4)巖石研磨性測定過程中，要用冷卻液對鉆頭進行冷卻和潤滑。
[0008] 步驟（2和5)所述模擬鉆頭實驗前、后需要用相同的超聲波清洗器清洗、烘干，W 及用電子天平稱重。
[000引本發(fā)明的優(yōu)點是： 本發(fā)明真實的體現(xiàn)了鉆井過程中巖石對破巖工具的磨損特點；一是破巖時巖石對鉆頭 的摩擦磨損，二是產(chǎn)生的巖屑對鉆頭的摩擦磨損。本發(fā)明為鉆井工程提供了合理的巖石研 磨性測定新方法，填補了國內外至今沒有統(tǒng)一、規(guī)范的巖石研磨性測定方法的空白。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明的巖石研磨性測定方法實驗流程圖。
[0011] 圖中；1實驗前的渾火鋼螺旋模擬鉆頭，2超聲波清洗器，3電烤箱，4電子天平，5 巖石研磨性實驗裝置，6鉆桿，7硬質合金鉆頭，8巖樣，9實驗后的渾火鋼螺旋模擬鉆頭。
[0012] 圖2為本發(fā)明的巖石研磨性測定方法流程圖。
【具體實施方式】
[0013] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖和實施例對本發(fā) 明作進一步的詳細描述。
[0014] 總體實施例1 一種巖石研磨性測定方法，包括W下步驟： (1) 制備標準巖樣； (2) 渾火鋼螺旋模擬鉆頭實驗前的清洗、烘干與稱重； (3) 鉆預鉆孔； (4) 巖石研磨性測定； (5) 渾火鋼螺旋模擬鉆頭實驗后的清洗、烘干與稱重； (6) 計算巖石研磨性指標。
[001引細化實施例2 實施例2是對實施例1的進一步細化。其中：步驟（1)所述的巖樣需上下兩端面平行， 直徑大于渾火鋼螺旋模擬鉆頭的圓柱形，高度為150-200mm ;步驟（3)所述鉆預鉆孔操作采 用與渾火鋼螺旋模擬微鉆頭等直徑的硬質合金鉆頭鉆10-20mm深的孔；步驟（4)所述的巖 石研磨性測定參數(shù)為轉速200 r/min，鉆壓500N，并記錄其實驗時間所鉆深度；步驟（2和5) 所述模擬鉆頭實驗前、后需要用超聲波清洗器清洗、烘干，并用電子天平稱重；步驟（6)所 述的巖石研磨性指標也為實驗前、后渾火鋼螺旋模擬微鉆頭的磨損重量W(mg)與其破碎巖 巧r 石的磨損體積V (mm3)之比，即貧.二--kIOOO。 V
[001引典型實施例3 參照附圖1和圖2,包括W下步驟： (1)制備標準巖樣8 ; (2) 實驗前對渾火鋼螺旋模擬鉆頭1進行清洗、烘干與稱重； (3) 將等直徑硬質合金鉆頭7安裝在鉆桿6上鉆20mm預鉆孔； (4) 卸掉鉆頭7,將稱重后的渾火鋼螺旋模擬鉆頭1安裝在鉆桿6上進行巖石研磨性實 驗，實驗結束后，記錄鉆孔深度； (5) 卸掉渾火鋼螺旋模擬鉆頭1進行清洗、烘干與稱重； (6) 計算渾火鋼螺旋模擬鉆頭1的磨損重量W及其破碎巖樣8的體積V，求出巖石研磨 性Ra。
[0017] 進一步的，所述的巖石研磨性測定方法，為了更好的模擬實際鉆井工況，需先用與 渾火鋼螺旋模擬微鉆頭等直徑的硬質合金鉆頭鉆20mm的預鉆孔，并將鉆出的巖屑放入孔 內。
[0018] 進一步的，在所述步驟（1)中，所選用巖樣需上下兩端面平行，直徑為100mm的圓 柱形，高度為《200mm。
[0019] 進一步的，在所述步驟（4)中，巖石研磨性實驗技術參數(shù)：轉速200 r/min、鉆壓 500N，研磨時間20min，記錄其所鉆深度，在實驗過程中用冷卻水對鉆頭進行冷卻。
[0020] 進一步的，在所述步驟（2)和（5)中，渾火鋼螺旋模擬微鉆頭實驗前后的物理處理 與稱重，記錄其磨損重量W。
[0021] 更進一步的，在所述步驟（6)中，巖石研磨性指標Ra為實驗前后渾火鋼螺旋模擬 微鉆頭的磨損重量W與巖石的磨損體積V之比值。
【主權項】
1. 一種巖石研磨性測定方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 制備標準巖樣； (2) 淬火鋼螺旋模擬鉆頭實驗前的清洗、烘干與稱重； (3) 鉆預鉆孔； (4) 巖石研磨性測定； (5) 淬火鋼螺旋模擬鉆頭實驗后的清洗、烘干與稱重； (6) 計算巖石研磨性指標。
2. 根據(jù)權利要求1所述的巖石研磨性測定方法，其特征在于：步驟（1)所述的 巖樣需上下兩端面平行，直徑大于淬火鋼螺旋模擬鉆頭的圓柱形，高度為150-200mm; 步驟（3)所述鉆預鉆孔操作采用與淬火鋼螺旋模擬微鉆頭等直徑的硬質合金鉆頭 鉆10-20mm深的孔；步驟（4)所述的巖石研磨性測定參數(shù)為轉速200r/min，鉆壓 500N，并記錄其實驗時間所鉆深度；步驟（2和5)所述模擬鉆頭實驗前、后需要用超 聲波清洗器清洗、烘干，并用電子天平稱重；步驟（6)所述的巖石研磨性指標&為實 驗前、后淬火鋼螺旋模擬微鉆頭的磨損重量W與其破碎巖石的磨損體積V之比，即
3. 根據(jù)權利要求2所述的巖石研磨性測定方法，其特征在于：步驟（3)中鉆預鉆孔中鉆 出的巖屑全部放入預鉆孔內。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述的巖石研磨性測定方法，其特征在于：在步驟（4)巖石研磨 性測定過程中，要用冷卻液對鉆頭進行冷卻和潤滑。
5. 根據(jù)權利要求4所述的巖石研磨性測定方法，其特征在于：步驟（2和5)所述模擬鉆 頭實驗前、后需要用相同的超聲波清洗器清洗、烘干，以及用電子天平稱重。
【專利摘要】本發(fā)明涉及石油工程行業(yè)巖石研磨性實驗測試方法領域的巖石研磨性測定方法。包括制備標準巖樣；淬火鋼螺旋模擬鉆頭實驗前的清洗、烘干與稱重；鉆預鉆孔；巖石研磨性測定；淬火鋼螺旋模擬鉆頭實驗后的清洗、烘干與稱重；計算巖石研磨性指標。本發(fā)明真實的體現(xiàn)了鉆井過程中巖石對破巖工具的磨損特點：一是破巖時巖石對鉆頭的摩擦磨損，二是產(chǎn)生的巖屑對鉆頭的摩擦磨損。為石油鉆井工程技術領域提供了合理評價巖石研磨性的新方法。
【IPC分類】G01N3-56
【公開號】CN104568627
【申請?zhí)枴緾N201310511083
【發(fā)明人】趙秀菊, 魏振, 燕靜, 郭淑玲, 程鵬, 吳明波
【申請人】中國石油化工集團公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月27日