[发明专利]一种PDC钻头合理使用寿命预测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及PDC钻头，具体地涉及一种PDC钻头合理使用寿命预测方法及装置，特别涉及一种利用线性累积损伤理论来预测动载荷作用下PDC钻头合理使用寿命的方法及装置。

背景技术

PDC钻头使用寿命预测是一项非常复杂的工作，传统的分析方法主要是凭经验依据钻头使用时间、钻时大小等来判断，由于钻头使用寿命受地层、钻头质量、钻井操作参数等诸多因素的影响，利用传统方法确定钻头使用时间往往造成钻头未使用到最佳状态就起钻，或者盲目使用引起井下钻头事故发生，造成人力、物力、时间的极大浪费，影响正常钻井生产。

具体地，如果在钻头变钝以前就提前起钻，则钻井成本就会因起下钻、更换钻头而增加；如果过分地延长钻头使用时间，就必然会降低钻井速度，从而使钻井成本也会因钻井速度变慢而增加；在极端情况下，还可能会出现因钻头严重损坏，而导致井下事故（如牙轮钻头掉压轮），从而因处理事故而使钻井成本增加。

因此，在钻井过程中，合理地预测钻头使用寿命，从而合理地确定起钻时间对减少钻井事故、安全钻井和优化钻井作业具有非常重要的意义，同样对于降低钻井成本，提高经济效益也具有重要意义。但现有技术中还缺少一种PDC钻头合理使用寿命预测方法。

发明内容

本发明提供一种PDC钻头合理使用寿命预测方法及装置，利用线性累积损伤理论来预测动载荷作用下PDC钻头合理使用寿命，从而为确定钻头合理起钻时间提供依据。

为达上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种PDC钻头合理使用寿命预测方法，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。

为达上述目的，另一方面，本发明实施例提供了一种PDC钻头合理使用寿命预测装置，所述装置包括：

第一模型建立单元，用于根据岩石研磨性、钻压和转速，建立PDC钻头寿命计算模型；

第二模型建立单元，用于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；

使用寿命预测单元，用于根据所述PDC钻头剩余新度预测模型，预测PDC钻头的合理使用寿命。

本发明实施例提供了上述技术方案的有益技术效果在于：

本发明基于现场大量的PDC钻头实际使用资料，应用统计分析理论系统研究了岩石内摩擦角、钻井操作参数对钻头寿命的影响，建立了PDC钻头寿命计算模型。并且根据机件的线性累积损伤理论，建立了综合考虑地层研磨性变化和钻井操作参数变化的PDC钻头剩余新度预测模型，从而为确定钻头合理起钻时间提供了依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的PDC钻头合理使用寿命预测方法的整体流程图；

图2为本发明实施例的钻头寿命与岩石内摩擦角关系图；

图3为本发明实施例的钻头寿命与钻压关系图；

图4为本发明实施例的钻头寿命与转速关系图；

图5为本发明实施例的参数反演流程图；

图6为本发明实施例的QP19L钻头剩余新度随钻预测结果；

图7为本发明实施例的PDC钻头合理使用寿命预测的整体功能框图；

图8为本发明实施例的PDC钻头合理使用寿命预测的具体功能框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。