随着油气勘探开发的不断深入,钻遇的深层和复杂状况地层越来越多,对钻井技术带来了许多新的挑战,如何利用录井资料,对地层物性和钻井施工状态进行快速、实时、准确的解释、诊断和优化变得尤为重要。本文从钻井能量消耗的角度进行分析,运用能量守恒理论,将钻压、转速、扭矩、机械钻速、水力参数和钻头尺寸等录井工程参数整合成一个机械比能参数,并建立了基于机械比能的地层物性和钻头效率随钻评价方法。首先,考虑不同钻具组合和井型条件下的钻井工程参数响应特征,建立了相应的机械比能数学物理模型,并提出了运用室内实验法、测井资料法和录井监测法预测和监测机械比能基值线的方法。其次,开展了纵横波时差实验、孔隙度实验和微钻头钻进实验,获得了不同物性特征岩石的钻压、扭矩和机械比能响应特征,建立随钻机械比能与地层物性之间的关系模型,进而能够通过机械比能随钻定量的评价地层物性特征。最后,研究了钻井井底泥包、振动和钻头磨损等现象在钻头机械比能值与进给量的交汇图中的相应特征,建立了利用录井资料随钻实时监测和预报井下工况和钻井时效的方法。研究结果表明:运用机械比能理论可以达到随钻对地层物性进行定性定量分析评价,并且可以随钻对钻井施工状态进行实时预报,对提高钻井效率和油气发现率有着一定的指导意义。