[發明專利]預測實鉆頁巖地層PDC鉆頭巖石可鉆性級值的方法及裝置

有效

• 申請號: 201710231431.2
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN106919805B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 張輝;王昊;苗俠
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G16Z99/00
• 分類號: G16Z99/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 湯在彥

1.一種預測實鉆頁巖地層PDC鉆頭巖石可鉆性級值的方法，其特征在于，所述的方法包括：

測定實鉆頁巖地層的頁巖樣品在不同預設鉆進條件下的PDC鉆頭可鉆性級值，所述預設鉆進條件為預設的不同頁巖溫度、不同鉆進方向；

根據測定的頁巖樣品在預設鉆進條件下的PDC鉆頭可鉆性級值建立PDC鉆頭可鉆性級值與鉆進條件模型；

建立鉆進方向與地層傾角、地層下傾方位角、井斜角及井斜方位角的鉆進方向-角模型；

根據所述PDC鉆頭可鉆性級值與鉆進條件模型和鉆進方向-角模型確定PDC鉆頭巖石可鉆性級值預測模型，所述PDC鉆頭巖石可鉆性級值預測模型為PDC鉆頭可鉆性級值與頁巖溫度、地層傾角、地層下傾方位角、井斜角及井斜方位角的關系；

根據鉆井作業中獲得的井眼軌跡、地層產狀、地溫資料以及PDC鉆頭巖石可鉆性級值預測模型預測實鉆頁巖地層的PDC鉆頭巖石可鉆性級值；

其中，所述的根據測定的頁巖樣品在預設鉆進條件下的PDC鉆頭可鉆性級值建立PDC鉆頭可鉆性級值與鉆進條件模型包括：

對不同預設鉆進條件下的PDC鉆頭可鉆性級值進行多元非線性回歸，確定PDC鉆頭可鉆性級值與鉆進方向、頁巖溫度的回歸方程；

所述的回歸方程為：

其中，K_d為PDC鉆頭可鉆性級值，為鉆進方向，T為頁巖溫度。

2.如權利要求1所述的預測實鉆頁巖地層PDC鉆頭巖石可鉆性級值的方法，其特征在于，所述的建立鉆進方向與地層傾角、地層下傾方位角、井斜角及井斜方位角的鉆進方向-角模型包括：

根據井眼軌跡與地層的空間相交圖確定鉆進方向與地層傾角、地層下傾方位角、井斜角及井斜方位角的關系式(2)；

其中，為鉆進方向，α為井斜角，β為井斜方位角，θ為地層傾角，φ_F為地層下傾方位角。

3.如權利要求2所述的預測實鉆頁巖地層PDC鉆頭巖石可鉆性級值的方法，其特征在于，所述的根據所述PDC鉆頭可鉆性級值與鉆進條件模型和鉆進方向-角模型確定PDC鉆頭巖石可鉆性級值預測模型包括：

根據所述回歸方程(1)和鉆進方向與地層傾角、地層下傾方位角、井斜角及井斜方位角的關系式(2)確定的所述預測模型為式(3)：

K_d＝lg(0.0558(α+tan^-1(tanθ·cos(φ_F-β)))+7.6535)·(-0.00904T+5.6227)(3)

其中，K_d為PDC鉆頭可鉆性級值，為鉆進方向，T為頁巖溫度，α為井斜角，β為井斜方位角，θ為地層傾角，φ_F為地層下傾方位角。

4.一種預測實鉆頁巖地層PDC鉆頭巖石可鉆性級值的裝置，其特征在于，所述的裝置包括：

數據接收模塊，用于接收測定的實鉆頁巖地層的頁巖樣品在不同預設鉆進條件下的PDC鉆頭可鉆性級值，所述預設鉆進條件為預設的不同頁巖溫度、不同鉆進方向；

PDC鉆頭可鉆性級值與鉆進條件模型確定模塊，用于根據測定的頁巖樣品在預設鉆進條件下的PDC鉆頭可鉆性級值建立PDC鉆頭可鉆性級值與鉆進條件模型；

鉆進方向-角模型確定模塊，用于建立鉆進方向與地層傾角、地層下傾方位角、井斜角及井斜方位角的鉆進方向-角模型；

預測模型確定模塊，用于根據所述PDC鉆頭可鉆性級值與鉆進條件模型和鉆進方向-角模型確定PDC鉆頭巖石可鉆性級值預測模型，所述PDC鉆頭巖石可鉆性級值預測模型為PDC鉆頭可鉆性級值與頁巖溫度、地層傾角、地層下傾方位角、井斜角及井斜方位角的關系；

預測模塊，用于根據鉆井作業中獲得的井眼軌跡、地層產狀、地溫資料以及PDC鉆頭巖石可鉆性級值預測模型預測實鉆頁巖地層的PDC鉆頭巖石可鉆性級值；

其中，所述的PDC鉆頭可鉆性級值與鉆進條件模型確定模塊包括：

回歸處理單元，用于對不同預設鉆進條件下的PDC鉆頭可鉆性級值進行多元非線性回歸，確定PDC鉆頭可鉆性級值與鉆進方向、頁巖溫度的回歸方程；

所述的回歸方程為：

其中，K_d為PDC鉆頭可鉆性級值，為鉆進方向，T為頁巖溫度。