[發明專利]一種油氣鉆探用鉆頭綜合性能評價方法

在審

• 申請號: 201910405564.6
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN112031749A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 郝亞龍;葛云華;崔猛;汪海閣;畢文欣;黃家根;劉浩洋
• 申請（專利權）人: 中國石油集團工程技術研究院有限公司
• 主分類號: E21B47/06
• 分類號: E21B47/06;E21B44/02;G06Q50/02
• 代理公司: 暫無信息
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本發明涉及一種油氣鉆探用鉆頭綜合性能評價方法，尤其適用于深井及超深井鉆探作業，能夠為鉆頭選型提供指導。方法包括：(1)收集某一油田所有已鉆井的測井資料、錄井資料及井史資料；(2)利用測井資料反推得到巖石力學參數，然后根據巖石力學參數將地層細分為微井段；(3)計算單只鉆頭進尺內各個微井段對應的比能及鉆頭指標，然后得到該鉆頭的綜合性能系數；(4)統計同一層位內所有鉆頭的綜合性能系數，據此推薦出最適合該層位的鉆頭。本發明綜合考慮巖石力學性質、鉆進參數對鉆頭鉆進性能的影響，通過引入綜合性能系數來評價鉆頭的優劣，針對不同地層推薦出各自的最優鉆頭，可為鉆頭選型提供合理的依據。

技術領域

本發明涉及的是一種油氣鉆探用鉆頭綜合性能評價方法，主要用于石油鉆井工程領域。

背景技術

在鉆井過程中，鉆頭與地層巖石直接接觸，在一定鉆壓條件下，通過高速旋轉不斷切削巖石，從而達到破碎巖石的目的。鉆頭性能直接影響建井周期及井眼質量。合理的鉆頭性能評價對于鉆頭選型具有重要的指導意義。

目前，國內外鉆頭性能評價方法主要有三類：第一類是每米進尺成本法，該方法以鉆頭的每米鉆井成本作為衡量鉆頭性能優劣的依據；第二類是比能法，該方法將鉆頭比能作為衡量鉆頭性能好壞的主要因素；第三類是綜合指數法，該方法選擇鉆進參數指標和鉆進效果指標來評價鉆頭性能。

上述三種評價方法均未考慮地層巖石力學性質對鉆頭性能的影響，而現場實踐表明：鉆頭性能的好壞與所鉆地層的巖石力學特性密切相關，因此，亟需研究出一種新的鉆頭性能評價方法，以提高鉆頭與地層間的適應性，為鉆頭選型提供理論依據。

發明內容

本發明的目的在于提供一種油氣鉆探用鉆頭綜合性能評價方法，以解決上述背景中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種油氣鉆探用鉆頭綜合性能評價方法，包括如下步驟：

步驟1：收集某一油田區塊內所有已鉆井的測井資料、錄井資料及井史資料；

步驟2：利用測井資料計算得到每口井對應的巖石力學參數剖面曲線，然后分別對每一口井，在不同地層層位內，將對應的井眼軌跡按巖石力學性質再進一步細分為多個微井段；

步驟3：統計同一層位地層所使用過的所有的鉆頭的型號，并計算這些鉆頭的綜合性能系數，包括：

步驟3.1：計算在對應總進尺內，鉆頭在各個微井段中的機械比能：

式中，SE_Mi為鉆頭在總進尺內對應的第i段微井段的機械比能，WOB為鉆壓，BD為鉆頭半徑，TVD井眼垂深，RPM為鉆頭轉速，ROP為鉆速；

步驟3.2：計算在對應總進尺內，鉆頭在各個微井段中的鉆頭指標：

式中，BI_i為鉆頭在總進尺內對應的第i段微井段的鉆頭指標；HHP、TQ、H分別代表鉆頭水功率、扭矩、總進尺；C₁、C₂、C₃為權重系數根據，根據現場實際需要設定，其和為1；下標為b代表當前所評價的鉆頭，下標為z代表當前層位所設定的標準鉆頭；

步驟3.3：計算鉆頭的綜合性能系數：

式中，BI_RUN代表該鉆頭的綜合性能系數，h為鉆頭總進尺內的對應的微井段的個數；

步驟4：統計同一層位地層所有使用過的鉆頭的綜合性能系數，據此推薦出最適合該層位地層的鉆頭型號。