[发明专利]一种钻井参数与效率实时优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井优化方法，具体地说，涉及一种钻井参数与效率实时优化方法。

背景技术

现有技术中的钻井优化方法都是基于过平衡钻井建立起来的，在用于气体钻井和欠平衡钻井进行钻井优化时存在诸多问题，即使用于欠平衡钻井的优化也是基于过平衡钻井优化模型的改进，不能同时用于气体钻井、欠平衡钻井、过平衡钻井三种钻井方式。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种能够用于气体钻井、欠平衡钻井、过平衡钻井三种钻井方式的钻井参数与效率实时优化方法，本发明所建立的方法是基于岩石强度模型的重新建立而提出的，本发明提出了一种计算的井底岩石强度新模型，建立的模型能够找出钻压、转速等钻井参数的临界失效点，能够起到实时优化钻井参数的目的，使得钻井能力在钻井现有的基础上得到有效的提升。

其技术方案如下：

一种钻井参数与效率实时优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

A岩石强度计算模型的建立：

A1针对某类岩石采集不同孔隙度的岩心，测定所采集岩心的孔隙度；

A2针对不同孔隙度的岩心进行三轴岩石力学实验，测取不同围压下岩石的抗压强度；

A3利用粒子群优化算法确定强度模型中的参数（a，b，c）：

σ₁-σ₃＝UCS₀(1+aσ₃^b)×exp(-φ×c)

式中σ₁为岩石的三轴抗压强度，σ₃为试验围压，UCS₀为岩石在0孔隙度时的单轴抗压强度，a，b，c为模型系数，

B计算井底围压，采用双重有效应力原理计算井底围压，其模型为：

σ₃＝P_h-φ_cP_p

式中P_h为静液柱压力，P_p为孔隙压力，φ_c为岩石触点孔隙度，φ_c大于本体有效孔隙度φ，小于1，对于一般岩石取φ与1之间的中间值，

则，井底围压强度计算模型可以表示为：

σ₁＝UCS₀(1+a(P_h-φP_p)^b)×exp(-φ×c)

C计算钻头破岩机械比能，公式为：

Es=0.35(WAb+13.33·μ·N·Wdb·ROP)]]>

式中W为钻压，A_b为钻头面积，d_b为钻头直接，μ为滑动摩擦系数，N为转速，ROP为机械钻速，

D首先进行钻井取芯，利用步骤A中的方法建立岩石强度模型，通过根据钻井液密度、性质及地层孔隙压力，判断为哪一种钻井方式，如果为气体钻井则可以直接使用单轴抗压强度，否则利用步骤B中的第一个公式计算井底围压，利用第二公式计算井底围压下岩石强度，利用录井数据计算钻头机械比能，将计算得到的钻头机械比能与井底围压强度作对比，若是机械比能持续小于岩石井底围压强度值，则继续钻进，若是机械比能大于井底围压岩石强度值，则调整钻压和转速参数，若调整钻压和转速参数没有效果，则判断井底是否发生钻头泥包、卡钻、钻头磨损严重的钻井事故，处理事故，直到钻头机械比能小于岩石井底围压强度值为止。