[發明專利]用于最佳化和監控地下鉆探的方法

有效

• 申請號: 201280048481.2
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN104246107A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 馬克·埃爾斯沃思·瓦塞爾
• 申請（專利權）人: APS技術公司
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B47/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 戚傳江;謝麗娜

1.一種操作鉆柱鉆探到地球地層中以便使用鉆頭形成井孔的方法，所述方法包括如下步驟：

（a）在多個不同的鉆探條件組下操作所述鉆柱，在此期間，通過對所述鉆頭施加扭矩以便使所述鉆頭旋轉并且對所述鉆頭施加鉆壓，所述鉆頭貫穿到所述地球地層中，其中，每個所述鉆探條件包括所述鉆頭上的鉆壓和所述鉆頭旋轉的速度，所述鉆柱的所述操作在每個所述鉆探條件組下被執行一時間段；

（b）在每個所述鉆探條件組下執行所述鉆探的每個所述時間段期間，以選定的次數對施加到所述鉆頭的所述扭矩和所述鉆頭貫穿到所述地球地層中的速率的組合進行確定；

（c）對于每個所述鉆探條件組，對于在步驟（b）中確定的扭矩和貫穿速率的每個所述組合，確定與所述鉆探相關聯的比能的值；

（d）對于每個所述鉆探條件組，確定在步驟（c）中確定的比能的所述值的變化；

（e）識別在步驟（d）中為其確定比能的變化的所述多個鉆探條件組當中產生比能的最小變化的鉆探條件組；

（f）以在步驟（e）中識別的所述鉆探條件組操作所述鉆柱。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟（c）中確定的所述比能包括機械比能。

3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述機械比能根據以下方程式來計算：

MSE=[(480x?TOB?x?RPM)/(D²x?ROP)]+[(4x?WOB)/(D²xπ)]

其中：

MSE=機械比能

TOB=施加到所述鉆頭的扭矩，英尺-磅

RPM=所述鉆頭的轉速

ROP=所述鉆頭的貫穿速率，英尺/小時

WOB=所述鉆頭上的鉆壓，磅

D=所述鉆頭的直徑，英寸。

4.根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟（d）中確定的比能的所述變化通過包括計算比能的標準偏差的步驟來確定。

5.根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟（c）中確定的所述比能包括液壓機械比能。

6.一種操作鉆柱鉆探到地球地層中以便使用鉆頭形成井孔的方法，所述方法包括如下步驟：

（a）在第一組鉆探條件下操作所述鉆柱，在此期間，通過對所述鉆頭施加扭矩以便使所述鉆頭旋轉并且對所述鉆頭施加鉆壓，所述鉆頭貫穿到所述地球地層中，其中，所述第一組鉆探條件包括所述鉆頭上的鉆壓和所述鉆頭旋轉的速度；

（b）在所述第一組鉆探條件下操作時，以選定的次數對施加到所述鉆頭的所述扭矩和所述鉆頭貫穿到所述地球地層中的速率的組合進行確定；

（c）從在步驟（b）中確定的扭矩和貫穿速率的每個所述組合，確定與所述鉆探相關聯的比能的值；

（d）確定在步驟（c）中確定的比能的所述值的變化；

（e）確定在步驟（d）中確定的比能的所述值的所述變化是否超過預定閾值；

（f）如果在步驟（d）中確定的比能的所述值的所述變化超過所述預定閾值，則將所述第一組鉆探條件改變為第二組鉆探條件。

7.根據權利要求6所述的方法，其中，在步驟（c）中確定的所述比能包括機械比能。

8.根據權利要求7所述的方法，其中，所述機械比能根據以下方程式來計算：

MSE=[(480x?TOB?x?RPM)/(D²x?ROP)]+[(4x?WOB)/(D²xπ)]

其中：

MSE=機械比能

TOB=施加到所述鉆頭的扭矩，英尺-磅

RPM=所述鉆頭的轉速

ROP=所述鉆頭的貫穿速率，英尺/小時

WOB=所述鉆頭上的鉆壓，磅

D=所述鉆頭的直徑，英寸。

9.根據權利要求6所述的方法，其中，在步驟（d）中確定的比能的所述變化通過包括計算比能的標準偏差的步驟來確定。

10.根據權利要求6所述的方法，其中，在步驟（c）中確定的所述比能包括液壓機械比能。