;攀為 2. 7° ;0 為 18。；繫為 25。。
[0087] 影響鉆井速度的兩個(gè)關(guān)鍵因素是鉆頭轉(zhuǎn)速和鉆壓。因此需要用送兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行分 類對(duì)比。采用本發(fā)明中的方法與常用的方法進(jìn)行如下對(duì)比。
[008引1、鉆頭的速度變化與鉆井速度的關(guān)系如下表2:
[0090] 表 2
[0091] 2、牙輪鉆頭的鉆壓變化與鉆井速度的關(guān)系
[0093]
[0094]表 3
[0095] 綜上所述，在深部地層鉆速度預(yù)測(cè)中，本發(fā)明的方法的誤差較小，預(yù)測(cè)較為準(zhǔn)確。
[0096] 在步驟（C)中，當(dāng)獲得牙輪鉆頭的鉆井速度后，根據(jù)巖石的地層屬性得到相應(yīng)的 規(guī)定鉆井時(shí)間。巖石的地層屬性包括該巖石的各個(gè)地層、每個(gè)地層的厚度等。將每個(gè)地層 需要鉆探的時(shí)間進(jìn)行疊加即得到規(guī)定鉆井時(shí)間。
[0097] 在步驟做中，判斷所述的鉆井時(shí)間是否達(dá)到規(guī)定鉆井時(shí)間。
[0098] 在步驟巧）中，當(dāng)所述的鉆井時(shí)間到達(dá)規(guī)定鉆井時(shí)間時(shí)即發(fā)出終止牙輪鉆頭信 號(hào)。當(dāng)鉆井時(shí)間并未達(dá)到規(guī)定鉆井時(shí)間時(shí)，不發(fā)出牙輪鉆頭信號(hào)W保持牙輪鉆頭正常工作。
[0099] 本發(fā)明中的控制方法能夠?qū)︺@井速度進(jìn)行精確計(jì)算，因而能夠精確估計(jì)鉆井時(shí) 間，并通過(guò)鉆井時(shí)間對(duì)牙輪鉆頭進(jìn)行精確控制，在石油開(kāi)采順利的情況下，既不會(huì)對(duì)牙輪鉆 頭造成浪費(fèi)，也不會(huì)影響牙輪鉆頭的壽命。
[0100] 上述計(jì)算步驟可W通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，而采樣等操作可W通過(guò)諸如傳感器等采 樣設(shè)備實(shí)現(xiàn)。
[0101] 參照?qǐng)D5所示，本發(fā)明還公開(kāi)了一種采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法的控制系 統(tǒng)，其特征在于，它包括：
[0102] 用于對(duì)牙輪鉆頭的鉆壓W及牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣的采樣單元46 ;
[0103] 用于響應(yīng)所述牙輪鉆頭的鉆壓W及牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速計(jì)算所述牙輪鉆頭的鉆井速 度的第一計(jì)算單元41;
[0104]用于響應(yīng)所述牙輪鉆頭的鉆井速度計(jì)算規(guī)定鉆井時(shí)間的第二計(jì)算單元42;
[0105] 用于判斷所述的鉆井時(shí)間是否達(dá)到規(guī)定鉆井時(shí)間的比較單元47 ;
[0106]用于當(dāng)所述的鉆井時(shí)間到達(dá)規(guī)定鉆井時(shí)間時(shí)即發(fā)出終止牙輪鉆頭信號(hào)的輸出單 元48。
[0107] 參照?qǐng)D6所示，其中，所述第一計(jì)算單元41包括：
[010引用于根據(jù)巖石力學(xué)得到單一牙齒侵入巖石的深度的第H計(jì)算單元43 ;
[0109]用于根據(jù)單一牙齒侵入巖石切削的深度體積得到單位時(shí)間內(nèi)單一牙齒形成的破 碎坑體積的第四計(jì)算單元44;
[0110] 用于根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)單一牙齒形成的破碎坑體積、多齒之間的相互影響系數(shù)W及 地層可鉆性級(jí)值得到牙輪鉆頭的預(yù)測(cè)鉆井速度的第五計(jì)算單元45。
[0111] 上述計(jì)算單元、比較單元、輸出單元等可為計(jì)算機(jī)、處理器、單片機(jī)等具有數(shù)據(jù)處 理功能的硬件或軟件組成。
[0112] 本說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與 其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可。
[0113] 上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人 ±能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)W實(shí)施，并不能W此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明 精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法，其特征在于，它包括以下步驟： (A) 、對(duì)牙輪鉆頭的鉆壓以及牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣； (B) 、響應(yīng)所述牙輪鉆頭的鉆壓以及牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速計(jì)算所述牙輪鉆頭的鉆井速度； (C) 、響應(yīng)所述牙輪鉆頭的鉆井速度計(jì)算規(guī)定鉆井時(shí)間； (D) 、判斷鉆井時(shí)間是否達(dá)到規(guī)定鉆井時(shí)間； (E) 、當(dāng)鉆井時(shí)間到達(dá)規(guī)定鉆井時(shí)間時(shí)即發(fā)出終止牙輪鉆頭信號(hào)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法，其特征在于，在步驟（B) 中還包括以下步驟： (B1)、根據(jù)巖石力學(xué)得到單一牙齒侵入巖石的深度； (B2)、根據(jù)單一牙齒侵入巖石切削的深度體積得到單位時(shí)間內(nèi)單一牙齒形成的破碎坑 體積； (B3)、根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)單一牙齒形成的破碎坑體積、多齒之間的相互影響系數(shù)以及地 層可鉆性級(jí)值得到牙輪鉆頭的預(yù)測(cè)鉆井速度。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法，其特征在于：所述控制 方法還包括在步驟（B1)中，其中h為單一牙齒侵入巖 石的深度，F(xiàn)為鉆壓，C為巖石的內(nèi)聚力，Θ為鉆頭牙齒尖角，0為內(nèi)摩擦角，Ψ為剪切破壞 面與井底平面夾角。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法，其特征在于：F在鉆井現(xiàn) 場(chǎng)得到，C、Θ、f、φ通過(guò)取出巖心后在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量得到。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法，其特征在于：所述控制 方法還包括在步驟（B2)中，其中V 為單一牙齒形成的破碎坑體積；X為破碎坑的半長(zhǎng)；L為鉆頭牙齒嵌入坑的寬度。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法，其特征在于：它包括在步驟（B3)中， 其中v為牙輪鉆頭的鉆 ， 井速度，S為多齒之間的相互影響系數(shù)；E為地層可鉆性級(jí)值，m為某一時(shí)刻牙輪鉆頭每一個(gè) 牙齒與井底接觸到的牙齒數(shù)，η為牙輪鉆頭的旋轉(zhuǎn)速度。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法，其特征在于：S由實(shí)驗(yàn)室 試驗(yàn)得出；E由巖石各種特性的綜合得出；η通過(guò)安裝在鉆頭或鉆具上的傳感器測(cè)算得出；m 為 3-5。8. -種對(duì)如權(quán)利要求1至7之一的采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法進(jìn)行處理的控制 系統(tǒng)，其特征在于，它包括： 用于對(duì)牙輪鉆頭的鉆壓以及牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣的采樣單元； 用于響應(yīng)所述牙輪鉆頭的鉆壓以及牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速計(jì)算所述牙輪鉆頭的鉆井速度的 第一計(jì)算單元； 用于響應(yīng)所述牙輪鉆頭的鉆井速度計(jì)算規(guī)定鉆井時(shí)間的第二計(jì)算單元； 用于判斷鉆井時(shí)間是否達(dá)到規(guī)定鉆井時(shí)間的比較單元； 用于當(dāng)鉆井時(shí)間到達(dá)規(guī)定鉆井時(shí)間時(shí)即發(fā)出終止牙輪鉆頭信號(hào)的輸出單元。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，其特征在于：所述第一計(jì)算單元包括： 用于根據(jù)巖石力學(xué)得到單一牙齒侵入巖石的深度的第三計(jì)算單元； 用于根據(jù)單一牙齒侵入巖石切削的深度體積得到單位時(shí)間內(nèi)單一牙齒形成的破碎坑 體積的第四計(jì)算單元； 用于根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)單一牙齒形成的破碎坑體積、多齒之間的相互影響系數(shù)以及地層 可鉆性級(jí)值得到牙輪鉆頭的預(yù)測(cè)鉆井速度的第五計(jì)算單元。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法，(A)對(duì)牙輪鉆頭的鉆壓以及牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣；(B)響應(yīng)牙輪鉆頭的鉆壓以及牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速計(jì)算牙輪鉆頭的鉆井速度；(C)響應(yīng)牙輪鉆頭的鉆井速度計(jì)算規(guī)定鉆井時(shí)間；(D)判斷鉆井時(shí)間是否達(dá)到規(guī)定鉆井時(shí)間；(E)當(dāng)鉆井時(shí)間到達(dá)規(guī)定鉆井時(shí)間時(shí)即發(fā)出終止牙輪鉆頭信號(hào)。在步驟(B)中還包括以下步驟：(B1)根據(jù)巖石力學(xué)得到單一牙齒侵入巖石的深度；(B2)根據(jù)單一牙齒侵入巖石切削的深度體積得到單位時(shí)間內(nèi)單一牙齒形成的破碎坑體積；(B3)得到牙輪鉆頭的預(yù)測(cè)鉆井速度。本發(fā)明采用以上方法以及系統(tǒng)，能夠?qū)︺@井時(shí)間進(jìn)行精確控制。
【IPC分類】E21B44/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105443106
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410440789
【發(fā)明人】張國(guó)輝, 張希文, 孔璐琳, 徐鵬
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油天然氣股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2014年9月1日