CN104453841B - 钻井节能提速导航优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钻井节能提速导航优化方法，该优化方法对钻井过程中采集的机械钻速、钻压、钻头转速数据进行实时处理，得到机械钻速与钻压、钻头转速之间的函数关系，同时考虑到钻井参数调整受钻机顶驱额定扭矩的限制、机械钻速受到井眼清洁能力的影响以及钻杆所能承受最大扭矩对钻压的影响，分别得到扭矩与钻头转速的函数关系、钻压与钻头转速的安全窗口，考虑到钻头能量利用率，最终给出钻压与钻头转速的优化组合。本发明能够降低能耗的同时，达到提高机械钻速的效果。

Description

钻井节能提速导航优化方法

技术领域

本发明涉及钻井优化技术，特别是一种钻井节能提速导航优化方法。

背景技术

提速是钻井工程永恒的主题，随着油气资源需求量日益增大加之钻探目标向更深更复杂的油气藏及非常规储层迈进，钻井提速难度日益增大，主要原因是钻井操作、钻遇地层的多变性及钻井实时情况的未知，使钻井过程受到操作人员的经验影响和误判。国内油气田在钻井整体提速方面正面临着技术和成本的双重挑战，迫切需要一种使用简单、经济可靠且适用性强的钻井提速新模式。

优化钻井技术是现代科学钻井的标志，是钻井提速的重要手段之一。当前国内钻井优化主要以建立定量反应钻井规律的数学模式为主，利用完钻井数据库资料，应用计算机技术进行统计、分析、评估和计算，确定提高钻井效率潜力最大的参数组合，为钻井施工提供最优化的设计，形成最终的优化钻井过程，然后将其用于现场施工。这些钻井优化以经验型井间(钻前)优化和工程技术优化为主，前者主要是完钻井数据综合统计与分析法，或者是利用计算机技术对钻井过程进行仿真模拟或再现，对比模拟与实钻结果进一步优化钻井方案；后者主要是从整个工程技术角度考虑，根据详细的钻后资料分析，有针对性的研发新技术和新产品，以期提高钻井技术水平。然而，钻井过程受很多不可控因素的限制，在实钻过程中，在遇到不可预知的井下事故复杂或者影响钻速的不确定因素时，这些优化方法无法实时快捷地为操作人员提供对策略和解决方案，导致钻进过程中机械钻速变慢、能量浪费同时造成钻头磨损严重。

综上所述优化钻井方法，如何实时优化钻井过程，将不可控因素对钻井参数的影响实时考虑到钻井优化方法中，最终反应给操作人员以提供解决方案，从而提高钻井速度，达到节能的效果，即为本发明将要探讨的问题。

发明内容

本发明提供一种钻井节能提速导航优化方法，以解决现有技术无法实时快捷地为操作人员提供解决方案，从而导致钻进过程中机械钻速变慢、能量浪费的同时造成钻头磨损严重的问题。

本发明实施例提供一种钻井节能提速导航优化方法，其中，该优化方法包括：

步骤一对钻井过程中采集的机械钻速、钻压、钻头转速数据进行实时处理，借助切削深度，得到机械钻速与钻压、钻头转速之间的函数关系，切削深度与机械钻速、钻头转速之间的关系为：

其中：S^*为切削深度，单位为毫米(mm)，ROP机械钻速，单位为米每小时(m/hr)；RPM为钻头转速，单位为转每分钟(rev/min)；

利用最小二乘法，得到切削深度与钻压之间的关系为：

其中：f(x_i)为实时切削深度，单位为mm；f(x)为实时切削深度变量，单位为mm；x_i为实时钻压，单位为千牛(KN)；x为钻压自变量，单位为KN；ω_i为常数，；S^*(x)为切削深度与钻压函数关系；为一组差值基函数；为实时钻压下对应的差值基函数值；c_j为利用最小二乘法要辨识的系数；n为1；m为计数采样点值；

的推算公式为：

其中：第一个差值基函数；第二个差值基函数；α₁为系数；

步骤二利用最小二乘法，对钻井过程中采集的钻压、扭矩数据进行实时处理，得到钻压与扭矩函数关系为：

其中：f(x_i)为实时钻压，单位为KN；f(x)为实时钻压变量，单位为KN；x_j为实时扭矩，单位为千牛·米(KN·m)；x为扭矩自变量，单位为KN·m；ω_i为常数，；S^*(x)为钻压与扭矩函数关系；为一组差值基函数；为实时钻压下对应的差值基函数值；c_j为利用最小二乘法要辨识的系数；n为1；m为计数采样点值；

的推算公式为：

其中：第一个差值基函数；第二个差值基函数；α₁为系数；

步骤三在钻井过程中，钻井参数调整受钻机顶驱额定扭矩的限制，在钻机顶驱额定扭矩范围内，利用拉格朗日插值方法，从而得出扭矩与钻头转速的函数关系：

其中：x_i，x_j为钻头转速差值点；x为钻头转速自变量；y_i为扭矩插值点，单位为KN·m；P₃(x)为扭矩与钻头转速函数关系；

步骤四整合步骤二中钻压与扭矩函数关系和步骤三中扭矩与钻头转速函数关系，即能得到钻机顶驱额定扭矩限制下的钻压与钻头转速的第一安全窗口，钻压与钻头转速函数关系表示如下：

WOB＝aRPM³+bRPM²+cRPM+d，

其中：WOB为钻压，单位为KN；RPM为钻头转速，单位为rev/min；a,b,c,d为系数；

步骤五利用钻杆所能承受最大扭矩对钻压的影响以及机械钻速受到井眼清洁能力的影响，结合步骤四，得到钻井操作的钻压与钻头转速的第二安全窗口；

其中，井眼清洁能力与机械钻速的关系为：

其中：v_s为岩屑在钻井液中的下滑速度，单位为米每秒(m/s)；d_s为岩屑直径，单位为厘米(cm)；ρ_s,ρ_d分别为岩屑和钻井液密度，单位为克每立方厘米(g/cm³)；μ_e为钻井液有效粘度，单位为帕斯卡·秒(Pa·s)；Q_a为当前泥浆泵排量，单位为升每秒(L/s)；d_h,d_p为井径和钻柱外径，单位为cm；v_a为钻井液在环空的平均上返速度，单位为米每秒(m/s)；k_s为岩屑举升效率；c_a为环空岩屑浓度，无量纲；ROP为机械钻速，单位为m/s；

步骤六利用步骤一中机械钻速与钻压、钻头转速之间的函数关系，得到钻压与钻头转速平面内的机械钻速等高线以及结合当前机械钻速得到目标机械钻速；

步骤七考虑到钻头的能量利用率，将钻头的能量利用率反映到钻压与钻头转速平面内，得到机械比能等高线，结合步骤六中的目标机械钻速，得到钻头效能优化等高线，钻头效能优化等高线包括机械比能等高线与目标机械钻速；

其中，机械比能与钻头转速、机械钻速、钻压的函数关系为：

其中：MSE为机械比能，单位为兆帕斯卡(MPa)；WOB为钻压,单位为牛顿(N)；RPM为钻头转速，单位为rev/min；ROP为机械钻速，单位为m/hr；p为能量利用率；d_B为钻头直径，单位为mm；c₀,c₁为系数；

步骤八通过步骤七中所得的钻头效能优化等高线受到钻压与钻头转速的第二安全窗口的限制，在钻压与钻头转速的第二安全窗口中，钻头效能值最高的钻压与钻头转速参数组合即为推荐组合。

如上所述的钻井节能提速导航优化方法，其中，步骤五中钻杆承受的最大扭矩由选择的钻杆决定，钻杆所能承受最大扭矩对钻压的影响计算步骤为：根据步骤二得到的钻压与扭矩的函数关系，将钻杆所能承受最大扭矩代入钻压与扭矩的函数关系中，得到对应的钻压。

如上所述的钻井节能提速导航优化方法，其中，机械钻速受到井眼清洁能力的影响计算步骤包括：根据井眼清洁能力与机械钻速的关系得到当前泥浆泵排量下的极限机械钻速；根据步骤一得到的机械钻速与钻压、钻头转速之间的函数关系，得到井眼清洁能力影响下的钻压与钻头转速关系。

如上所述的钻井节能提速导航优化方法，其中，根据井眼清洁能力与机械钻速的关系得到当前泥浆泵排量下的极限机械钻速的步骤为：

利用公式计算钻井液在环空的平均上返速度v_a；

利用公式计算岩屑在钻井液中的下滑速度v_s；

当公式大于等于0.5时，井底岩屑能够及时清除，根据公式计算当前泥浆泵排量下，即当前井眼清洁能力下，所能达到的极限机械钻速；

当公式小于0.5时，泥浆泵排量处于不合理状态，需要对泥浆泵排量进行调整，以便及时清除钻屑。

如上所述的钻井节能提速导航优化方法，其中，步骤六是依据当前机械钻速，按照调节步长设定目标机械钻速的，

当所钻地层为硬地层，机械钻速变化范围为1m/h-9m/h时，目标机械钻速的调节步长为1m/h；

当所钻地层为软地层，机械钻速达到20m/h以上，则目标机械钻速的调节步长可定为10m/h。

如上所述的钻井节能提速导航优化方法，其中，当所钻地层为极硬地层，机械钻速变化范围为1-9m/h时，机械钻速的调节步长为0.5m/h。

如上所述的钻井节能提速导航优化方法，其中，步骤七中的钻头能量利用率选取0.35。

本发明提供的钻井节能提速导航优化方法，考虑到钻井参数调整受钻机顶驱额定扭矩的限制、机械钻速受到井眼清洁能力的影响、钻杆所能承受最大扭矩对钻压的影响及破岩过程中的能耗损失，得到机械钻速与钻压、钻头转速之间的函数关系，扭矩与钻头转速的函数关系、钻压与转速的安全窗口，钻头转速平面内的机械钻速等高线及钻头效能优化等高线，最终给出钻压与钻头转速的优化组合。本发明能够降低能耗的同时，达到提高机械钻速的效果。

附图说明

图1为本发明实施例的钻井节能提速导航优化方法的结构图。

附图符号说明：

S1-S8：步骤

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和取得的技术效果更加清楚，下面特举实施例以对本发明作进一步地详细描述。实施例中关于S1至S8的相关描述并不表示优化方法的先后顺序。任何本领域技术人员在权利要求范围内做的等同变换均属于本发明的保护范畴。

本发明提供的一种钻井节能提速导航优化方法是一种使用简单、经济可靠且适用性强的钻井提速新模式，以降低能耗、提供最大化机械钻速为优化目标，钻进过程中，使用特有的导航优化方法实时指导操作人员按照推荐的参数调整钻压、转速等参数，使钻头处于高效破岩工作状态。同时，辅助操作人员判断井下工况及钻头磨损状态，实时决策起钻还是继续钻进以期达到提高破岩效率，延长钻头寿命。

请参阅附图1所示，附图1为本发明实施例的钻井节能提速导航优化方法的结构图，该优化方法包括：

S1：对钻井过程中采集的机械钻速、钻压、钻头转速数据进行实时处理，借助切削深度，得到机械钻速与钻压、钻头转速之间的函数关系，切削深度与机械钻速、钻头转速之间的关系为：

其中：S^*为切削深度，单位为mm，ROP机械钻速，单位为m/hr；RPM为钻头转速，单位为rev/min。

利用最小二乘法，得到切削深度与钻压之间的关系为：

其中：f(x_i)为实时切削深度，单位为mm；f(x)为实时切削深度变量，单位为mm；x_i为实时钻压，单位为KN；x为钻压自变量，单位为KN；ω_i为常数；S^*(x)为切削深度与钻压函数关系；为一组差值基函数；为实时钻压下对应的差值基函数值；c_j为利用最小二乘法要辨识的系数；n为1；m为计数采样点值。

的推算公式为：

其中：第一个差值基函数；第二个差值基函数；α₁为系数。

在一优选实施例中，常数ω_i通常情况下取1。

S2：利用最小二乘法，对钻井过程中采集的钻压、扭矩数据进行实时处理，得到钻压与扭矩函数关系为：

其中：f(x_i)为实时钻压，单位为KN；f(x)为实时钻压变量，单位为KN；x_j为实时扭矩，单位为KN·m；x为扭矩自变量，单位为KN·m；ω_i为常数；S^*(x)为钻压与扭矩函数关系；为一组差值基函数；为实时钻压下对应的差值基函数值；c_j为利用最小二乘法要辨识的系数；n为1；m为计数采样点值。

的推算公式为：

其中：第一个差值基函数；第二个差值基函数；α₁为系数。

在一优选实施例中，常数ω_i通常情况下取1。

S3：在钻井过程中，钻井参数调整受钻机顶驱额定扭矩的限制，在钻机顶驱额定扭矩范围内，利用拉格朗日插值方法，从而得出扭矩与钻头转速的函数关系。

其中：x_i，x_j为钻头转速差值点；x为钻头转速自变量；y_i为扭矩插值点，单位为KN·m；P₃(x)为扭矩与钻头转速函数关系。

S4：整合S2中钻压与扭矩函数关系和S3中扭矩与钻头转速函数关系，即能得到钻机顶驱额定扭矩限制下的钻压与钻头转速的第一安全窗口，这里所说的安全窗口为在满足钻机顶驱额定扭矩下，钻压与钻头转速在其表示的平面内的范围框，钻压与钻头转速函数关系表示如下：

WOB＝aRPM³+bRPM²+cRPM+d，

其中：WOB为钻压，单位为KN；RPM为钻头转速，单位为rev/min；a,b,c,d为系数。

S5：利用钻杆所能承受最大扭矩对钻压的影响以及机械钻速受到井眼清洁能力的影响，结合S4，得到钻井操作的钻压与钻头转速的第二安全窗口，第二安全窗口类似于第一安全窗口，是满足井眼清洁能力条件下的机械钻速与满足钻杆最大扭矩下的钻压反映到钻压与钻头转速平面内的钻压与转速的范围框。

其中，井眼清洁能力与机械钻速的关系为：

其中：v_s为岩屑在钻井液中的下滑速度，单位为m/s；d_s为岩屑直径，单位为cm；ρ_s,ρ_d分别为岩屑和钻井液密度，单位为g/cm³；μ_e为钻井液有效粘度，单位为Pa·s；Q_a为当前泥浆泵排量，单位为L/s；d_h,d_p为井径和钻柱外径，单位为cm；v_a为钻井液在环空的平均上返速度，单位为米每秒m/s；k_s为岩屑举升效率；c_a为环空岩屑浓度，无量纲；ROP为机械钻速，单位为m/s。

S6：利用S1中机械钻速与钻压、钻头转速之间的函数关系，得到钻压与钻头转速平面内的机械钻速等高线以及结合当前机械钻速得到目标机械钻速。

S7：考虑到钻头的能量利用率，将钻头的能量利用率反映到钻压与钻头转速平面内，得到机械比能等高线，结合S6中的目标机械钻速，得到钻头效能优化等高线，钻头效能优化等高线包括机械比能等高线与目标机械钻速。

其中，机械比能与钻头转速、机械钻速、钻压的函数关系为：

其中：MSE为机械比能，单位为MPa；WOB为钻压,单位为N；RPM为钻头转速，单位为rev/min；ROP为机械钻速，单位为m/hr；p为能量利用率；d_B为钻头直径，单位为mm；c₀,c₁为系数。

S8：通过S7中所得的钻头效能优化等高线受到钻压与钻头转速的第二安全窗口的限制，在钻压与钻头转速的第二安全窗口中，钻头效能值最高的钻压与钻头转速参数组合即为推荐组合。

本发明通过机械钻速、钻压、钻头转速、扭矩等各参数之间的相互函数关系，将钻压与钻头转速限制在额定扭矩及钻杆所能承受的最大扭矩范围内，并结合井眼清洁能力对上述参数的影响，从而实现了将钻井过程中的不可控因素对钻井参数的影响实时考虑到钻井优化方法中，将推荐的钻压与钻头转速参数组合反映给操作人员，能够提高钻井速度，同时能够达到节能的效果。

本发明提供的一实施例中，S5中钻杆承受的最大扭矩由选择的钻杆决定，钻杆所能承受最大扭矩对钻压的影响计算步骤为：根据S2得到的钻压与扭矩的函数关系，将钻杆所能承受最大扭矩代入钻压与扭矩的函数关系中，得到最大扭矩下对应的钻压，并将其反应到钻压与钻头转速的平面内。

本发明提供的又一实施例中，机械钻速受到井眼清洁能力的影响计算步骤包括：根据井眼清洁能力与机械钻速的关系得到当前泥浆泵排量下的极限机械钻速；将极限机械钻速代入S1得到的机械钻速与钻压、钻头转速之间的函数关系，得到井眼清洁能力影响下的钻压与钻头转速关系，从而结合S4，将井眼清洁能力对机械钻速的影响反映到钻压与钻头转速的平面内，结合最大扭矩下的钻压，得到钻压与钻头转速的第二安全窗口。

本发明提供的又一实施例中，根据井眼清洁能力与机械钻速的关系得到当前泥浆泵排量下的机械钻速的步骤为：

利用公式计算钻井液在环空的平均上返速度v_a，其中，当前泥浆泵排量Q_a可由流量调控设备测得，井径d_h和钻柱外径d_p为已知量；

利用公式计算岩屑在钻井液中的下滑速度v_s，其中，岩屑密度ρ_s、钻井液密度ρ_d及钻井液有效粘度μ_e可由钻井设计得到；

当公式大于等于0.5时，井底岩屑能够及时清除，根据公式计算当前泥浆泵排量下，即当前井眼清洁能力下，所能达到的极限机械钻速；

当公式小于0.5时，泥浆泵排量处于不合理状态，需要对泥浆泵排量进行调整，以便及时清除钻屑。

本发明提供的一实施例中，S6是依据当前机械钻速，按照调节步长设定目标机械钻速的。当所钻地层为硬地层，机械钻速变化范围为1m/h-9m/h时，目标机械钻速的调节步长为1m/h；当所钻地层为极硬地层，机械钻速的调节步长为0.5m/h；当所钻地层为软地层，机械钻速达到20m/h以上，则目标机械钻速的调节步长可定为10m/h。

上述实施例中给出的调节步长值并非用于限定本发明，可以视实际情况灵活选取其他值。

本发明提供的一实施例中，S7中的钻头能量利用率选取0.35，使得钻头处于最佳能量状态。

本发明提供的钻井节能导航优化方法能够为钻井操作人员提供一个建议性的钻压和转速参数配合，指导钻井操作人员随钻进情况变化而不断地修正钻压和转速，保证钻井操作一直处于最佳破岩状态，从而使钻井速度得到大幅度提高，本发明考虑到钻头的能量利用率，从而使钻头处于一个较佳的状态，降低能耗的消耗。

通过本发明还能够让钻井操作人员了解当前钻井状况以及机械钻速变化趋势，而且能够提供建议性的钻压和转速参数配合。最主要的优势在于它消除了钻井过程中调整参数的盲目性及凭经验钻进的误判，为优化钻井作业提供了量化的依据。

Claims (7)

1.一种钻井节能提速导航优化方法，其特征在于，所述优化方法包括：

步骤一对钻井过程中采集的机械钻速、钻压、钻头转速数据进行实时处理，借助切削深度，得到所述机械钻速与所述钻压、所述钻头转速之间的函数关系，所述切削深度与所述机械钻速、所述钻头转速之间的关系为：

$S^{*}=\frac{5\×ROP}{3\×RPM},$

其中：S^*为切削深度，单位为毫米，ROP机械钻速，单位为米每小时；RPM为钻头转速，单位为转每分钟；

利用最小二乘法，得到所述切削深度与所述钻压之间的关系为：

其中：f(x_i)为实时切削深度，单位为毫米；f(x)为实时切削深度变量，单位为毫米；x_i为实时钻压，单位为千牛；x为钻压自变量，单位为千牛；ω_i为常数；S^*(x)为切削深度与钻压函数关系；为一组差值基函数；为实时钻压下对应的差值基函数值；c_j为利用最小二乘法要辨识的系数；n为1；m为计数采样点值；

的推算公式为：

其中：第一个差值基函数；第二个差值基函数；α₁为系数；

步骤二利用最小二乘法，对钻井过程中采集的所述钻压、所述扭矩数据进行实时处理，得到所述钻压与所述扭矩函数关系为：

其中：f(x_i)为实时钻压，单位为千牛；f(x)为实时钻压变量，单位为千牛；x_i为实时扭矩，单位为千牛·米；x为扭矩自变量，单位为千牛·米；ω_i为常数；S^*(x)为钻压与扭矩函数关系；为一组差值基函数；为实时钻压下对应的差值基函数值；c_j为利用最小二乘法要辨识的系数；n为1；m为计数采样点值；

的推算公式为：

其中：第一个差值基函数；第二个差值基函数；α₁为系数；

步骤三在钻井过程中，钻井参数调整受钻机顶驱额定扭矩的限制，在所述钻机顶驱额定扭矩范围内，利用拉格朗日插值方法，从而得出所述扭矩与所述钻头转速的函数关系：

$P_3\left(x\right)=\underset{i=0}{\overset{3}{\Σ}}\left(\underset{j\≠i}{\overset{3}{\underset{j=0}{\Π}}}\frac{x-x_i}{x_i-x_j}\right)y_i,$

其中：x_i，x_j为钻头转速差值点；x为钻头转速自变量；y_i为扭矩插值点，单位为千牛·米；P₃(x)为扭矩与钻头转速函数关系；

步骤四整合步骤二中所述钻压与所述扭矩函数关系和步骤三中所述扭矩与所述钻头转速函数关系，即能得到所述钻机顶驱额定扭矩限制下的所述钻压与所述钻头转速的第一安全窗口，所述钻压与所述钻头转速函数关系表示如下：

WOB＝aRPM³+bRPM²+cRPM+d，

其中：WOB为钻压，单位为千牛；RPM为钻头转速，单位为转每分钟；a,b,c,d为系数；

步骤五利用钻杆所能承受最大扭矩对所述钻压的影响以及所述机械钻速受到井眼清洁能力的影响，结合步骤四，得到钻井操作的所述钻压与所述钻头转速的第二安全窗口；

其中，井眼清洁能力与机械钻速的关系为：

$v_s=\frac{0.0707d_s{({\mathrm{\ρ}}_s-{\mathrm{\ρ}}_d)}^{2/3}}{{\mathrm{\ρ}}_d^{1/3}{\mathrm{\μ}}_e^{1/3}},Q_a=\frac{\mathrm{\π}}{40}(d_h^2-d_p^2)v_a$

(1)

(2)

其中：v_s为岩屑在钻井液中的下滑速度，单位为米每秒；d_s为岩屑直径，单位为厘米；ρ_s,ρ_d分别为岩屑和钻井液密度，单位为克每立方厘米；μ_e为钻井液有效粘度，单位为帕斯卡·秒；Q_a为当前泥浆泵排量，单位为升每秒；d_h,d_p为井径和钻柱外径，单位为厘米；v_a为钻井液在环空的平均上返速度，单位为米每秒；k_s为岩屑举升效率；c_a为环空岩屑浓度，无量纲；ROP为机械钻速，单位为米每秒；

步骤六利用步骤一中所述机械钻速与所述钻压、所述钻头转速之间的函数关系，得到所述钻压与所述钻头转速平面内的机械钻速等高线以及结合当前机械钻速得到目标机械钻速；

步骤七考虑到钻头的能量利用率，将所述钻头的能量利用率反映到所述钻压与所述钻头转速平面内，得到机械比能等高线，结合步骤六中的所述目标机械钻速，得到钻头效能优化等高线，所述钻头效能优化等高线包括机械比能等高线与所述目标机械钻速；

其中，所述机械比能与钻头转速、机械钻速、钻压的函数关系为：

$MSE=p\×(\frac{4\×WOB}{{\mathrm{\πd}}_B^2}+\frac{480\×RPM\×(c_{0}WOB+c_1)}{d_B^2\×ROP})$

其中：MSE为机械比能，单位为兆帕斯卡；WOB为钻压,单位为牛顿；RPM为钻头转速，单位为转每分钟；ROP为机械钻速，单位为米每小时；p为能量利用率；d_B为钻头直径，单位为毫米；c₀,c₁为系数；

步骤八通过所述步骤七中所得的所述钻头效能优化等高线受到所述钻压与所述钻头转速的所述第二安全窗口的限制，在所述钻压与所述钻头转速的所述第二安全窗口中，钻头效能值最高的钻压与钻头转速参数组合即为推荐组合。

2.如权利要求1所述的钻井节能提速导航优化方法，其特征在于，所述步骤五中钻杆承受的最大扭矩由选择的钻杆决定，钻杆所能承受最大扭矩对钻压的影响计算步骤为：

根据步骤二得到的所述钻压与所述扭矩的函数关系，将所述钻杆所能承受最大扭矩代入钻压与扭矩的函数关系中，得到对应的钻压。

3.如权利要求2所述的钻井节能提速导航优化方法，其特征在于，机械钻速受到井眼清洁能力的影响计算步骤包括：

根据井眼清洁能力与机械钻速的关系得到当前泥浆泵排量下的极限机械钻速；

根据步骤一得到的所述机械钻速与所述钻压、所述钻头转速之间的函数关系，得到井眼清洁能力影响下的所述钻压与所述钻头转速关系。

4.如权利要求3所述的钻井节能提速导航优化方法，其特征在于，根据井眼清洁能力与机械钻速的关系得到当前泥浆泵排量下的极限机械钻速的步骤为：

利用公式计算钻井液在环空的平均上返速度v_a；

利用公式计算岩屑在钻井液中的下滑速度v_s；

当公式大于等于0.5时，井底岩屑能够及时清除，根据公式计算当前泥浆泵排量下，即当前井眼清洁能力下，所能达到的极限机械钻速；

当公式小于0.5时，泥浆泵排量处于不合理状态，需要对所述泥浆泵排量进行调整，以便及时清除钻屑。

5.如权利要求4所述的钻井节能提速导航优化方法，其特征在于，所述步骤六依据当前机械钻速，按照调节步长设定所述目标机械钻速，

当所钻地层为硬地层，机械钻速变化范围为1m/h-9m/h时，所述目标机械钻速的调节步长为1m/h；

当所钻地层为软地层，机械钻速达到20m/h以上，则所述目标机械钻速的调节步长可定为10m/h。

6.如权利要求5所述的钻井节能提速导航优化方法，其特征在于，当所钻地层为极硬地层时，机械钻速变化范围为1m/h-9m/h时，机械钻速的所述调节步长为0.5m/h。

7.如权利要求3所述的钻井节能提速导航优化方法，其特征在于，所述步骤七中的钻头能量利用率选取0.35。