[发明专利]一种页岩地层PDC钻头机械钻速预测方法及装置

权利要求书

1.一种页岩地层PDC钻头机械钻速预测方法，其特征在于，所述的方法包括：

测定页岩样本在预设钻进方向的PDC钻头机械钻速、声波时差、单轴抗压强度和三轴抗压强度，所述声波时差包括横波声波时差和纵波声波时差；

根据测定的声波时差确定页岩样本在所述预设钻进方向的动态弹性模量和动态泊松比；

根据测定的三轴抗压强度确定页岩样本在所述预设钻进方向的粘聚力和内摩擦角；

根据所述页岩样本在预设钻进方向的声波时差、粘聚力以及内摩擦角数据建立粘聚力-内摩擦角-声波时差模型；

根据所述页岩样本在预设钻进方向的PDC钻头机械钻速、钻压、单轴抗压强度、动态弹性模量、动态泊松比、粘聚力、内摩擦角以及建立的粘聚力-内摩擦角-声波时差模型建立PDC钻头机械钻速预测模型；

根据被测页岩地层的测井资料、钻进方向、钻压以及PDC钻头机械钻速预测模型预测页岩地层在不同钻进方向的PDC钻头机械钻速。

2.如权利要求1所述的页岩地层PDC钻头机械钻速预测方法，其特征在于，所述根据测定的声波时差确定页岩样本在所述预设钻进方向的动态弹性模量和动态泊松比包括：

根据横波声波时差、纵波声波时差以及关系式(1)确定对应钻进方向的动态弹性模量；

根据横波声波时差、纵波声波时差以及关系式(2)确定对应钻进方向的动态泊松比；

其中，E_d为动态弹性模量；ν_d为动态泊松比；Δt_p为纵波声波时差；Δt_s为横波声波时差；ρ为从测井资料中确定的岩石密度。

3.如权利要求1所述的页岩地层PDC钻头机械钻速预测方法，其特征在于，所述根据测定的三轴抗压强度确定页岩样本在所述预设钻进方向的粘聚力和内摩擦角包括：

根据测定的三轴抗压强度数据利用莫尔-库伦准则，作出不同围压下的莫尔圆，确定页岩样本在所述预设钻进方向的粘聚力和内摩擦角。

4.如权利要求2或3所述的页岩地层PDC钻头机械钻速预测方法，其特征在于，所述根据所述页岩样本在预设钻进方向的声波时差、粘聚力以及内摩擦角建立粘聚力-内摩擦角-声波时差模型包括：

对所述页岩样本在预设钻进方向的声波时差、粘聚力以及内摩擦角数据作非线性回归，建立粘聚力-内摩擦角-声波时差模型，所述的粘聚力-内摩擦角-声波时差模型为：

其中，为不同钻进方向下页岩的内摩擦角，S_w为不同钻进方向下页岩的粘聚力，Δt_p为不同钻进方向下页岩的纵波声波时差。