预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值的方法及装置，方法包括：测定实钻页岩地层的页岩样品在不同预设钻进条件下的PDC钻头可钻性级值；根据PDC钻头可钻性级值建立PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型；建立钻进方向与地层倾角、地层下倾方位角、井斜角及井斜方位角的钻进方向‑角模型；根据PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型和钻进方向‑角模型确定PDC钻头岩石可钻性级值预测模型；根据获得的井眼轨迹、地层产状、地温资料以及PDC钻头岩石可钻性级值预测模型预测实钻页岩地层的PDC钻头岩石可钻性级值。本发明专利技术能利用现场钻井的井眼轨迹参数、地层产状和地温资料直接预测实钻页岩地层的PDC钻头岩石可钻性级值。

Method and device for predicting rock drillability grade of PDC drill bit in real drilling shale formation

Including and device, the invention provides a method for predicting drilling shale formation PDC bit rock drillability method: Determination of drilling shale shale samples in different preset PDC bit drilling under the condition of drillability; according to the PDC bit drillability of PDC drill drill head the grade value of drilling conditions and establish model; drilling direction angle model direction and the dip angle, azimuth angle, tilt strata inclination and azimuth; according to the PDC bit drillability and drilling condition model and drilling direction angle model to determine the PDC bit rock drillability grade value Shi Ke prediction model; according to the well trajectory, the stratum, ground temperature data and the PDC bit drillability grade PDC rock drill model to predict drilling shale formation drillability. The invention can directly predict the rock drillability grade of the PDC bit in the drilled shale formation by utilizing the well bore track parameter, formation formation and ground temperature data in the field drilling.

【技术实现步骤摘要】
预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值的方法及装置
本专利技术涉及油气勘探开发技术，具体的讲是一种预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值的方法及装置。
技术介绍
在油气资源的勘探与开发中，岩石可钻性一直是钻头选型，钻井参数选择的重要依据。岩石可钻性不是岩石固有的性质，它受地质、工艺、技术等因素影响，较好的预测岩石的可钻性能够有效地缩短钻井周期，提高钻井效率。目前随着页岩油气的开发，页岩层理性的特点对页岩可钻性的影响愈加突出，不同钻进方向下页岩的可钻性差异较大。因此，在考虑地层温度影响的前提下，结合井眼轨迹参数，准确地预测实钻页岩地层不同钻进方向的岩石可钻性显得至关重要。
技术实现思路
为准确地预测实钻页岩地层的PDC钻头岩石可钻性级值，提高钻井效率，本专利技术实施例提供了一种预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值的方法，包括：测定实钻页岩地层的页岩样品在不同预设钻进条件下的PDC钻头可钻性级值，所述预设钻进条件为预设的不同页岩温度、不同钻进方向；根据测定的页岩样品在预设钻进条件下的PDC钻头可钻性级值建立PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型；建立钻进方向与地层倾角、地层下倾方位角、井斜角及井斜方位角的钻进方向-角模型；根据所述PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型和钻进方向-角模型确定PDC钻头岩石可钻性级值预测模型，所述PDC钻头岩石可钻性级值预测模型为PDC钻头可钻性级值与页岩温度、地层倾角、地层下倾方位角、井斜角及井斜方位角的关系；根据钻井作业中获得的井眼轨迹、地层产状、地温资料以及PDC钻头岩石可钻性级值预测模型预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值。本专利技术实施例中，所述的根据测定的页岩样品在预设钻进条件下的PDC钻头可钻性级值建立PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型包括：对不同预设钻进条件下的PDC钻头可钻性级值进行多元非线性回归，确定PDC钻头可钻性级值与钻进方向、页岩温度的回归方程。本专利技术实施例中，所述的回归方程为：其中，Kd为PDC钻头可钻性级值，为钻进方向，T为页岩温度。本专利技术实施例中，所述的建立钻进方向与地层倾角、地层下倾方位角、井斜角及井斜方位角的钻进方向-角模型包括：根据井眼轨迹与地层的空间相交图确定钻进方向与地层倾角、地层下倾方位角、井斜角及井斜方位角的关系式(2)；其中，为钻进方向，α为井斜角，β为井斜方位角，θ为地层倾角，φF为地层下倾方位角。本专利技术实施例中，根据所述PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型和钻进方向-角模型确定PDC钻头岩石可钻性级值预测模型包括：根据所述回归方程(1)和钻进方向与地层倾角、地层下倾方位角、井斜角及井斜方位角的关系式(2)确定的所述预测模型为式(3)：Kd＝lg(0.0558(α+tan-1(tanθ·cos(φF-β)))+7.6535)·(-0.00904T+5.6227)(3)其中，Kd为PDC钻头可钻性级值，为钻进方向，T为页岩温度，α为井斜角，β为井斜方位角，θ为地层倾角，φF为地层下倾方位角。同时，本专利技术还提供一种预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值的装置，包括：数据接收模块，用于接收测定的实钻页岩地层的页岩样品在不同预设钻进条件下的PDC钻头可钻性级值，所述预设钻进条件为预设的不同页岩温度、不同钻进方向；PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型确定模块，用于根据测定的页岩样品在预设钻进条件下的PDC钻头可钻性级值建立PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型；钻进方向-角模型确定模块，用于建立钻进方向与地层倾角、地层下倾方位角、井斜角及井斜方位角的钻进方向-角模型；预测模型确定模块，用于根据所述PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型和钻进方向-角模型确定PDC钻头岩石可钻性级值预测模型，所述PDC钻头岩石可钻性级值预测模型为PDC钻头可钻性级值与页岩温度、地层倾角、地层下倾方位角、井斜角及井斜方位角的关系；预测模块，用于根据钻井作业中获得的井眼轨迹、地层产状、地温资料以及PDC钻头岩石可钻性级值预测模型预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值。本专利技术实施例中，所述的PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型确定模块包括：回归处理单元，用于对不同预设钻进条件下的PDC钻头可钻性级值进行多元非线性回归，确定PDC钻头可钻性级值与钻进方向、页岩温度的回归方程。本专利技术的有益技术效果在于：能够利用现场钻井的井眼轨迹参数、地层产状和地温资料直接预测实钻页岩地层的PDC钻头岩石可钻性级值。该方法应用简单快捷，使用的资料易于获得，适合实际工程应用，对于减少室内实验工作，提高钻井效率有很大的帮助。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术公开的预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值方法的流程图；图2为专利技术实施例公开的预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值的方法的流程图；图3为本专利技术实施例中钻进方向示意图；图4为不同温度下页岩样品不同钻进方向下的PDC钻头可钻性级值与钻进方向的关系曲线；图5为本专利技术实施例中井眼轨迹与地层的空间相交图；图6为本专利技术公开的预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值装置的框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值的方法，如图1所示，为本专利技术公开的预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值方法的流程图，包括：步骤S101，测定实钻页岩地层的页岩样品在不同预设钻进条件下的PDC钻头可钻性级值，所述预设钻进条件为预设的不同页岩温度、不同钻进方向；步骤S102，根据测定的页岩样品在预设钻进条件下的PDC钻头可钻性级值建立PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型；步骤S103，建立钻进方向与地层倾角、地层下倾方位角、井斜角及井斜方位角的钻进方向-角模型；步骤S104，根据所述PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型和钻进方向-角模型确定PDC钻头岩石可钻性级值预测模型，所述PDC钻头岩石可钻性级值预测模型为PDC钻头可钻性级值与页岩温度、地层倾角、地层下倾方位角、井斜角及井斜方位角的关系；步骤S105，根据钻井作业中获得的井眼轨迹、地层产状、地温资料以及PDC钻头岩石可钻性级值预测模型预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值。本专利技术的方案能够利用现场钻井的井眼轨迹参数、地层产状和地温资料直接预测实钻页岩地层的PDC钻头岩石可钻性级值，本专利技术的技术方案应用简单快捷，使用的资料易于获得，适合实际工程应用，对于减少室内实验工作，提高钻井效率有很大的帮助。下面结合具体的实施例对本专利技术技术方案做进一步详细说明。如图2所示，为专利技术实施例公开的预测实钻页岩地层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值的方法，其特征在于，所述的方法包括：测定实钻页岩地层的页岩样品在不同预设钻进条件下的PDC钻头可钻性级值，所述预设钻进条件为预设的不同页岩温度、不同钻进方向；根据测定的页岩样品在预设钻进条件下的PDC钻头可钻性级值建立PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型；建立钻进方向与地层倾角、地层下倾方位角、井斜角及井斜方位角的钻进方向‑角模型；根据所述PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型和钻进方向‑角模型确定PDC钻头岩石可钻性级值预测模型，所述PDC钻头岩石可钻性级值预测模型为PDC钻头可钻性级值与页岩温度、地层倾角、地层下倾方位角、井斜角及井斜方位角的关系；根据钻井作业中获得的井眼轨迹、地层产状、地温资料以及PDC钻头岩石可钻性级值预测模型预测实钻页岩地层的PDC钻头岩石可钻性级值。

【技术特征摘要】
1.一种预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值的方法，其特征在于，所述的方法包括：测定实钻页岩地层的页岩样品在不同预设钻进条件下的PDC钻头可钻性级值，所述预设钻进条件为预设的不同页岩温度、不同钻进方向；根据测定的页岩样品在预设钻进条件下的PDC钻头可钻性级值建立PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型；建立钻进方向与地层倾角、地层下倾方位角、井斜角及井斜方位角的钻进方向-角模型；根据所述PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型和钻进方向-角模型确定PDC钻头岩石可钻性级值预测模型，所述PDC钻头岩石可钻性级值预测模型为PDC钻头可钻性级值与页岩温度、地层倾角、地层下倾方位角、井斜角及井斜方位角的关系；根据钻井作业中获得的井眼轨迹、地层产状、地温资料以及PDC钻头岩石可钻性级值预测模型预测实钻页岩地层的PDC钻头岩石可钻性级值。2.如权利要求1所述的预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值的方法，其特征在于，所述的根据测定的页岩样品在预设钻进条件下的PDC钻头可钻性级值建立PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型包括：对不同预设钻进条件下的PDC钻头可钻性级值进行多元非线性回归，确定PDC钻头可钻性级值与钻进方向、页岩温度的回归方程。3.如权利要求2所述的预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值的方法，其特征在于，所述的回归方程为：其中，Kd为PDC钻头可钻性级值，为钻进方向，T为页岩温度。4.如权利要求3所述的预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值的方法，其特征在于，所述的建立钻进方向与地层倾角、地层下倾方位角、井斜角及井斜方位角的钻进方向-角模型包括：根据井眼轨迹与地层的空间相交图确定钻进方向与地层倾角、地层下倾方位角、井斜角及井斜方位角的关系式(2)；其中，为钻进方向，α为井斜角，β为井斜方位角，θ为地层倾角，φF为地层下倾方位角。5.如权利要求4所述的预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值的方法，其特征在于，所述的根据所述PDC钻头可钻性级值与钻进条件模型和钻进方向-角模型确定PDC钻头岩石可钻性级值预测模型包括：根据所述回归方程(1)和钻进方向与地层倾角、地层下倾方位角、井斜角及井斜方位角的关系式(2)确定的所述预测模型为式(3)：Kd＝lg(0.0558(α+tan-1(tanθ·cos(φF-β)))+7.6535)·(-0.00904T+5.6227)(3)其中，Kd为PDC钻头可钻性级值，为钻进方向，T为页岩温度，α为井斜角，β为井斜方位角，θ为地层倾角，φ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，王昊，苗侠，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11