[發(fā)明專利]鉆井工具的選取方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710984401.9
• 申請(qǐng)日: 2017-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN109695449B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊沛;何仁清;李寧;周波;陳龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號(hào): E21C39/00
• 分類號(hào): E21C39/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 劉丹;黃健

本發(fā)明提供一種鉆井工具的選取方法和裝置。本發(fā)明鉆井工具的選取方法可以實(shí)現(xiàn)量化綜合巖石的多項(xiàng)屬性，根據(jù)巖石的多項(xiàng)屬性選取與之相適應(yīng)的鉆頭，提升選取的鉆頭與地層之間的匹配度，提高鉆井效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及石油勘探開發(fā)領(lǐng)域中的鉆井技術(shù)，尤其涉及一種鉆井工具的選取方法和裝置。

背景技術(shù)

在鉆井過程中，鉆頭是破碎巖石的主要工具，井眼是由鉆頭破碎巖石而形成的。一個(gè)井眼形成得好壞，所用時(shí)間的長短，除與所鉆地層巖石的特性和鉆頭本身的性能有關(guān)外，更與鉆頭和地層之間的相互匹配程度有關(guān)。鉆頭的合理選型對(duì)提高鉆進(jìn)速度、降低鉆井綜合成本起著重要作用。

在選取鉆頭的過程中，通常根據(jù)巖石的可鉆性進(jìn)行鉆頭的初步選取，然而，由于巖石的可鉆性的標(biāo)準(zhǔn)范圍較窄，標(biāo)準(zhǔn)范圍通常為1至10，而實(shí)際測試中測量結(jié)果經(jīng)常出現(xiàn)大于10的情況，在這種情況下無法根據(jù)巖石的可鉆性選取合適的鉆頭，即上述鉆頭的選取方法的現(xiàn)場適用性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種鉆井工具的選取方法和裝置，可以提升選取的鉆頭與地層之間的匹配度，提高鉆井效率。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種鉆井工具的選取方法，包括：

對(duì)至少三塊巖石進(jìn)行巖石力學(xué)強(qiáng)度測試，分別獲取每塊巖石的單軸抗壓強(qiáng)度UCS和楊氏模量；對(duì)所述至少三塊巖石進(jìn)行巖石剪切強(qiáng)度測試，分別獲取每塊巖石的三軸剪切強(qiáng)度TSE和剪切模量；對(duì)全井段進(jìn)行聲波測井，獲取聲波時(shí)差測井?dāng)?shù)據(jù)；根據(jù)所述每塊巖石的單軸抗壓強(qiáng)度UCS和楊氏模量、所述每塊巖石的三軸剪切強(qiáng)度TSE和剪切模量、以及所述聲波時(shí)差測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行擬合回歸，確定全井段的單軸抗壓強(qiáng)度UCS、全井段的楊氏模量、全井段的三軸剪切強(qiáng)度TSE以及全井段的剪切模量；根據(jù)所述全井段的單軸抗壓強(qiáng)度UCS和所述全井段的楊氏模量確定鉆頭吃入地層所需能量；根據(jù)所述全井段的三軸剪切強(qiáng)度TSE和所述全井段的剪切模量確定鉆頭剪切地層所需能量；根據(jù)所述鉆頭吃入地層所需能量和所述鉆頭剪切地層所需能量確定鉆頭的特征參數(shù)，所述鉆頭的特征參數(shù)用于根據(jù)所述鉆頭的特征參數(shù)選取鉆頭進(jìn)行鉆井。

可選的，所述方法還包括：根據(jù)所述鉆頭吃入地層所需能量和所述鉆頭剪切地層所需能量確定破巖方式信息，所述破巖方式信息用于根據(jù)所述破巖方式信息選取與所述鉆頭配合使用的提速工具進(jìn)行鉆井；其中，所述破巖方式信息包括沖擊破巖、扭力破巖、渦輪破巖和螺桿破巖。

可選的，所述根據(jù)所述鉆頭吃入地層所需能量和所述鉆頭剪切地層所需能量確定破巖方式信息，包括：當(dāng)所述鉆頭吃入地層所需能量小于第一閾值，且所述鉆頭剪切地層所需能量小于第二閾值，則所述破巖方式信息為所述螺桿破巖；當(dāng)所述鉆頭吃入地層所需能量小于第一閾值，且所述鉆頭剪切地層所需能量大于所述第二閾值，則所述破巖方式信息為所述扭力破巖；當(dāng)所述鉆頭吃入地層所需能量大于所述第一閾值，且所述鉆頭剪切地層所需能量小于所述第二閾值，則所述破巖方式信息為所述沖擊破巖；當(dāng)所述鉆頭吃入地層所需能量大于所述第一閾值，且所述鉆頭剪切地層所需能量大于所述第二閾值，則所述破巖方式信息為渦輪破巖。

可選的，所述根據(jù)所述全井段的單軸抗壓強(qiáng)度UCS和所述全井段的楊氏模量確定鉆頭吃入地層所需能量，包括：根據(jù)公式U1＝1/2*UCS*UCS/tan E1確定鉆頭吃入地層所需能量；其中，U1表示鉆頭吃入地層所需能量，E1表示楊氏模量。

可選的，所述根據(jù)所述全井段的三軸剪切強(qiáng)度TSE和所述全井段的剪切模量確定鉆頭剪切地層所需能量，包括：根據(jù)公式U2＝1/2*TSE*TSE/tan E2確定所述鉆頭剪切地層所需能量；其中，U2表示所述鉆頭剪切地層所需能量，E2表示剪切模量。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種鉆井工具的選取裝置，包括：