[发明专利]确定钻头扭矩的方法及确定钻头工作效率的方法

说明书

一种确定钻头扭矩的方法和确定钻头工作效率的方法，其中，确定钻头扭矩的方法包括：步骤一、获取待分析钻头的钻头直径和当前钻压；步骤二、根据钻头直径和钻压，结合预设钻头滑动摩擦系数确定当前钻头扭矩。该钻头扭矩确定方法对钻头扭矩进行了简化处理，这样也就能够实时、连续的获得钻头扭矩数据，从而为实时、连续地评估钻头工作效率奠定了基础。

技术领域

本发明涉及油气勘探开发技术领域，具体地说，涉及一种确定钻头扭矩的方法和一种确定钻头工作效率的方法。

背景技术

在钻井过程中，钻头的工作效率直接影响钻井周期、钻井成本及钻井风险。准确的钻头工作效率评估对预测钻速、钻头选型以及分析钻井事故都具有重要意义。

目前关于钻头工作效率的研究大都是基于邻井数据对比分析或机械比能理论。然而，由于同一地区相邻井所钻遇的地层性质可能不同，采用的钻井设备和钻井参数也不相同，因此依据邻井数据进行钻头工作效率评估具有很大的盲目性和不确定性。

机械比能是采用钻压、钻速、转速、钻头扭矩和钻头直径等参数计算得到的一项评估钻头效率的重要指标。但是对于大多数井来说，钻头扭矩数据难以得到或者是缺乏连续性，这也就导致机械比能无法计算或计算得到的数据不连续。并且，仅用机械比能来评估钻头效率具有片面性，实际工作中必须辅以其他数据进行综合分析。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种确定钻头扭矩的方法，所述方法包括：

步骤一、获取待分析钻头的钻头直径和当前钻压；

步骤二、根据所述钻头直径和钻压，结合预设钻头滑动摩擦系数确定当前钻头扭矩。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤二中，计算所述钻头直径、当前钻压以及预设钻头滑动摩擦系数的乘积，并根据该乘积确定所述当前钻头扭矩。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤二中，根据如下表达式确定所述当前钻头扭矩：

其中，T_b表示当前钻头扭矩，μ表示预设钻头滑动摩擦系数，WOB表示当前钻压，D_b表示钻头直径。

根据本发明的一个实施例，所述预设钻头滑动摩擦系数是根据钻头类型确定的。

本发明还提供了一种确定钻头工作效率的方法，所述方法包括：

步骤一、利用如上任一项所述的钻头扭矩确定方法获取待分析钻头的当前钻头扭矩；

步骤二、根据所述当前钻头扭矩确定当前机械比能，根据所述当前机械比能确定待分析钻头的当前机械效率，并根据所述当前机械效率确定所述待分析钻头的当前工作效率。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤二中，获取待分析钻头的最小机械比能，并根据所述最小机械比能与所述当前机械比能的比值确定所述待分析钻头的当前机械效率。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式确定所述待分析钻头的当前机械效率：

其中，EFF表示当前机械效率，MSE_min表示最小机械比能，MSE表示当前机械比能。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤二中，获取无侧限抗压强度，并将所述无侧限抗压强度确定为所述最小机械比能。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤二中，获取有侧限抗压强度，并将所述有侧限抗压强度确定为所述最小机械比能。

根据本发明的一个实施例，确定有侧限抗压强度的步骤包括：