[发明专利]一种PDC钻头合理使用寿命预测方法及装置

权利要求书

1.一种PDC钻头合理使用寿命预测方法，其特征在于，所述方法包括：

根据岩石研磨性、钻压和转速，建立PDC钻头寿命计算模型；

根据机件的线性累积损伤理论和所述PDC钻头寿命计算模型，建立动载荷作用下的PDC钻头剩余新度预测模型；

根据所述PDC钻头剩余新度预测模型,预测PDC钻头的合理使用寿命。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据岩石研磨性、钻压和转速，建立PDC钻头寿命计算模型包括：

建立PDC钻头寿命和岩石研磨性的第一关系式：T∝Φ^b；

建立PDC钻头寿命和钻压的第二关系式：T∝W^c；

建立PDC钻头寿命和转速的第三关系式：T∝e^dN；

根据所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式，得到PDC钻头寿命计算模型：T＝aΦ^bW^ce^dN；其中，T为钻头寿命，Φ为内摩擦角，W为钻压，N为转速，a为PDC钻头寿命系数，与PDC钻头型号有关，b、c、d为回归系数，与PDC钻头型号有关。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据机件的线性累积损伤理论和所述PDC钻头寿命计算模型，建立动载荷作用下的PDC钻头剩余新度预测模型包括：

获得机件的线性累积损伤理论对应的关系式：其中，T_i为机件在第i种载荷下预期的寿命，t_i为机件承受第i种载荷的时间；

假设钻头从井深H₁钻到井深H₂时，其剩余新度从F(H₁)降到F(H₂)；将所钻的井段沿井深划分为l个子井段，所述钻头在每一子井段内受静载荷作用，各子井段所对应的井深依次记为h₀,h₁…,h_l，并且h₀＝H₁，h_l＝H₂，各子井段的长度Δh_i对应的关系式为：Δh_i＝h_i-h_i-1    i＝1,2,…,l；假设第i段的机械钻速为V_i，则各子井段的钻进时间Δt_i对应的关系式为：i＝1,2,…,l；

根据所述机件的线性累积损伤理论对应的关系式、各子井段的长度Δh_i对应的关系式、各子井段的钻进时间Δt_i对应的关系式和所述PDC钻头寿命计算模型，得到PDC钻头在动载荷作用下的剩余新度预测模型：

F(H2)=F(H1)-Σi=1lhi-hi-1ViaΦibWicedNi]]>

其中：F(H₂)为井深H₂处钻头剩余新度，无量纲；F(H₁)为井深H₁处钻头剩余新度，无量纲；V_i为第i段地层的机械钻速，单位为m/h；h_i为第i段地层所对应的井深，单位为m；Φ_i为第i段地层的内摩擦角，单位为度；W_i为第i段地层所对应的钻压，单位为kN，N_i为第i段地层所对应的转速，单位为rpm；a、b、c、d为模型系数，与钻头型号有关。