[發明專利]鉆井節能提速導航優化方法

有效

• 申請號: 201410571532.0
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104453841B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 崔猛;葛云華;張晉文;陳志學;紀國棟;郭衛紅
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鉆井工程技術研究院
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00;E21B45/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 賈磊

技術領域

本發明涉及鉆井優化技術，特別是一種鉆井節能提速導航優化方法。

背景技術

提速是鉆井工程永恒的主題，隨著油氣資源需求量日益增大加之鉆探目標向更深更復雜的油氣藏及非常規儲層邁進，鉆井提速難度日益增大，主要原因是鉆井操作、鉆遇地層的多變性及鉆井實時情況的未知，使鉆井過程受到操作人員的經驗影響和誤判。國內油氣田在鉆井整體提速方面正面臨著技術和成本的雙重挑戰，迫切需要一種使用簡單、經濟可靠且適用性強的鉆井提速新模式。

優化鉆井技術是現代科學鉆井的標志，是鉆井提速的重要手段之一。當前國內鉆井優化主要以建立定量反應鉆井規律的數學模式為主，利用完鉆井數據庫資料，應用計算機技術進行統計、分析、評估和計算，確定提高鉆井效率潛力最大的參數組合，為鉆井施工提供最優化的設計，形成最終的優化鉆井過程，然后將其用于現場施工。這些鉆井優化以經驗型井間(鉆前)優化和工程技術優化為主，前者主要是完鉆井數據綜合統計與分析法，或者是利用計算機技術對鉆井過程進行仿真模擬或再現，對比模擬與實鉆結果進一步優化鉆井方案；后者主要是從整個工程技術角度考慮，根據詳細的鉆后資料分析，有針對性的研發新技術和新產品，以期提高鉆井技術水平。然而，鉆井過程受很多不可控因素的限制，在實鉆過程中，在遇到不可預知的井下事故復雜或者影響鉆速的不確定因素時，這些優化方法無法實時快捷地為操作人員提供對策略和解決方案，導致鉆進過程中機械鉆速變慢、能量浪費同時造成鉆頭磨損嚴重。

綜上所述優化鉆井方法，如何實時優化鉆井過程，將不可控因素對鉆井參數的影響實時考慮到鉆井優化方法中，最終反應給操作人員以提供解決方案，從而提高鉆井速度，達到節能的效果，即為本發明將要探討的問題。

發明內容

本發明提供一種鉆井節能提速導航優化方法，以解決現有技術無法實時快捷地為操作人員提供解決方案，從而導致鉆進過程中機械鉆速變慢、能量浪費的同時造成鉆頭磨損嚴重的問題。

本發明實施例提供一種鉆井節能提速導航優化方法，其中，該優化方法包括：

步驟一對鉆井過程中采集的機械鉆速、鉆壓、鉆頭轉速數據進行實時處理，借助切削深度，得到機械鉆速與鉆壓、鉆頭轉速之間的函數關系，切削深度與機械鉆速、鉆頭轉速之間的關系為：

S*=5×ROP3×RPM,]]>

其中：S^*為切削深度，單位為毫米(mm)，ROP機械鉆速，單位為米每小時(m/hr)；RPM為鉆頭轉速，單位為轉每分鐘(rev/min)；

利用最小二乘法，得到切削深度與鉆壓之間的關系為：

其中：f(x_i)為實時切削深度，單位為mm；f(x)為實時切削深度變量，單位為mm；x_i為實時鉆壓，單位為千牛(KN)；x為鉆壓自變量，單位為KN；ω_i為常數，；S^*(x)為切削深度與鉆壓函數關系；為一組差值基函數；為實時鉆壓下對應的差值基函數值；c_j為利用最小二乘法要辨識的系數；n為1；m為計數采樣點值；

的推算公式為：

其中：第一個差值基函數；第二個差值基函數；α₁為系數；

步驟二利用最小二乘法，對鉆井過程中采集的鉆壓、扭矩數據進行實時處理，得到鉆壓與扭矩函數關系為：

其中：f(x_i)為實時鉆壓，單位為KN；f(x)為實時鉆壓變量，單位為KN；x_j為實時扭矩，單位為千牛·米(KN·m)；x為扭矩自變量，單位為KN·m；ω_i為常數，；S^*(x)為鉆壓與扭矩函數關系；為一組差值基函數；為實時鉆壓下對應的差值基函數值；c_j為利用最小二乘法要辨識的系數；n為1；m為計數采樣點值；

的推算公式為：