一种PDC钻头井下工况评价方法技术

本发明专利技术公开一种PDC钻头井下工况评价方法，涉及石油天然气开采技术领域；包括步骤：室内试验；在给定的钻压、转速条件下利用不同磨损程度的以及泥包的PDC钻头在全尺寸的不同岩心中进行钻进试验，获取不同时间域下的PDC钻头在不同钻井参数下不同岩心中钻进时的钻头钻压、转速、扭矩、机械钻速以及钻头振动的变化特征；通过试验得出的数据对前人的井下工况预测模型和评价方法进行改进和完善，得出一种PDC钻头井下工况评价方法；钻进过程中实时读取钻压、转速、扭矩等钻井参数；通过评价方法判断钻头的井下工况。本发明专利技术能够通过读取钻进过程中的钻压、转速、扭矩以及机械钻速等参数，判断PDC钻头在井下的工况。

【技术实现步骤摘要】
一种PDC钻头井下工况评价方法
本专利技术涉及石油天然气开采
，特别是涉及一种PDC钻头井下工况评价方法。
技术介绍
在旋转和井下动力钻井中，钻头是破碎岩石的主要工具。PDC钻头是目前钻井作业中最常使用的钻头类型之一，PDC齿的硬度高、耐磨性能好，在浅部地层中具有机械钻速快、性能稳定的特点，综合经济效益高。目前，大部分钻头在使用过程中主要是根据使用时间来分析判断钻头在井下情况。钻井作业时，随着井深增加，井底环境变得更加复杂，起下一趟钻时间也变得更长。若钻头在井下磨损严重或发生泥包等工况，就需要花费更多的时间成本。因此识别PDC钻头井下工况对于减少钻井时间，节约成本具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种PDC钻头井下工况评价方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过读取钻进过程中的钻压、转速等参数，判断PDC钻头在井下的工况。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种PDC钻头井下工况评价方法，包括如下步骤：步骤一；进行室内试验；在给定的钻压、转速条件下利用不同磨损程度的以及泥包的PDC钻头在全尺寸的不同岩心中进行钻进试验，获取不同时间域下的PDC钻头在不同钻井参数下不同岩心中钻进时的钻头钻压、转速、扭矩、机械钻速以及钻头振动的变化特征；步骤二；通过试验得出的数据对前人的井下工况预测模型和评价方法进行改进和完善，得出一种PDC钻头井下工况评价方法；步骤三；钻进过程中实时读取钻压、转速、扭矩以及机械钻速等参数；步骤四；通过步骤二中评价方法判断钻头的井下工况。可选的，步骤一中所需试验设备和试验仪器包括固定在钻杆短节上的加速度采集系统；所述钻杆短节下方安装有钻压、扭矩、位移采集系统后连接有钻头，所述钻头连接有液压系统，所述钻头下方设置有岩心，所述岩心固定在转台上。可选的，所述钻压、扭矩、位移采集系统包括动态应变仪、桥盒和数据采集系统；所述加速度采集系统包括无线加速度传感器、无线网关和数据采集系统。可选的，步骤一中在进行试验时，钻头和钻杆短节处于静止状态，转台和岩心在固定转速下转动。可选的，步骤一中，在调整试验钻头的钻压时，钻压间隔为5KN。可选的，步骤一中，在调整试验的转速时，转速间隔为15转/分钟。可选的，所述岩心的岩性为灰岩、硬砂岩或软砂岩。可选的，步骤一中，获取的钻压、扭矩、位移等数据的处理方式为：截取钻压稳定的时间域下的钻压、扭矩、位移数据，对截取的所有数据求出平均值作为一次试验的钻压、扭矩、位移数据；加速度数据的处理方式为：切向和径向加速度数据取绝对值后再取均方根值和最大值，轴向加速度数据先把基线调为0取绝对值，然后在绝对值的基础上再加1，最后求取均方根值和最大值。通过实验得出的数据对前人的评价方法进行改进和完善，得出一种PDC钻头井下工况评价方法。在实际钻井过程中，记录钻压、扭矩、机械钻速等参数，通过评价方法实时判断钻头的井下工况。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：将钻头的振动情况和岩性加入到了钻头井下工况的评价参数中。由此，在钻井过程中，使用该钻井方法有助于提高判断PDC钻头的井下工况，有助于提高钻井效率，避免钻井作业周期长，作业成本高的问题。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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术PDC钻头井下工况评价方法的流程框架示意图；图2为本专利技术PDC钻头井下工况评价方法的试验装置示意图；其中，1为钻杆短节、2为第一加速度传感器、3为第二加速度传感器、4为钻压、扭矩、位移传感器、5为钻头、6为岩心、7为转台。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。本专利技术的目的是提供一种PDC钻头井下工况评价方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过读取钻进过程中的钻压、转速等参数，判断PDC钻头在井下的工况。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术提供了一种PDC钻头井下工况评价方法，如图1所示，PDC钻头井下评价方法包括步骤：步骤一：进行室内试验，步骤二：在给定的钻压、转速条件下利用不同磨损程度的以及泥包的PDC钻头在全尺寸的不同岩心中进行钻进实验，获取不同时间域下的PDC钻头在不同钻井参数下不同岩心中钻进时的钻头钻压、转速、扭矩、机械钻速以及钻头振动的变化特征，步骤三：通过试验得出的数据对前人的井下工况预测模型和评价方法进行改进和完善，得出一种PDC钻头井下工况评价方法，步骤四：钻进过程中实时读取钻压、转速、扭矩以及机械钻速等参数，步骤五：通过该评价方法判断钻头的井下工况。如图2所示为室内试验装置示意图，包括加速度采集系统，加速度采集系统包括固定在钻杆短节1上的第一加速度传感器2、第二加速度传感器3，且对称设置。还包括钻压、扭矩、位移采集系统，钻压、扭矩、位移采集系统包括钻压、扭矩、位移传感器4；钻压、扭矩、位移传感器4连接在钻杆短节1下方后再连接钻头5，岩心6固定在转台7上。转台7实现岩心6的逆时针转动，钻头5钻压的加载和升降由液压系统实现。钻压、扭矩、位移传感器4等可以采集钻压、扭矩和位移等参数数据，第一加速度传感器2、第二加速度传感器3等通过无线网关可以采集三轴加速度数据。在钻进实验中，不同类型的传感器测量的钻压、扭矩、钻进时间、钻头进尺等信号，输入到动态测量应变仪，通过计算机采集系统输出数据，采用高精度的应变电桥式位移传感器来测定钻头的位移，经动态应变仪信号转换实现电压与进尺量间的转换。加速度数据则是由无线加速度传感器采集，通过无线网关传输到采集软件。本专利技术获取的钻压、扭矩、位移等数据的处理方式具体为：截取钻压稳定的时间域下的钻压、扭矩、位移数据，对截取的所有数据求出平均值作为一次实验的钻压、扭矩、位移数据。加速度数据的处理方法具体为：切向和径向加速度数据取绝对值后再取均方根，轴向加速度数据先把基线调为0取绝对值，然后在绝对值的基础上再加1，最后求取均方根值和最大值。通过实验得出的数据对前人的评价方法进行改进和完善，得出一种PDC钻头井下工况评价方法。在实际钻井过程中，记录钻压、扭矩、机械钻速等参数，通过评价方法实时判断钻头的井下工况。本专利技术相对于现有技术至少具有以下优点：钻井效率高；使用PDC钻头时需要经常检查钻头的使用情况，及时进行修理或者更换。一些重要的钻井参数都会影响PDC钻头的使用性能，起钻过早，浪费时间，起钻过晚，易造成事本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PDC钻头井下工况评价方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤一；进行室内试验；在给定的钻压、转速条件下利用不同磨损程度的以及泥包的PDC钻头在全尺寸的不同岩心中进行钻进试验，获取不同时间域下的PDC钻头在不同钻井参数下不同岩心中钻进时的钻头钻压、转速、扭矩、机械钻速以及钻头振动的变化特征；/n步骤二；通过试验得出的数据对前人的井下工况预测模型和评价方法进行改进和完善，得出一种PDC钻头井下工况评价方法；/n步骤三；钻进过程中实时读取钻压、转速、扭矩以及机械钻速等参数；/n步骤四；通过步骤二中评价方法判断钻头的井下工况。/n

【技术特征摘要】
1.一种PDC钻头井下工况评价方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一；进行室内试验；在给定的钻压、转速条件下利用不同磨损程度的以及泥包的PDC钻头在全尺寸的不同岩心中进行钻进试验，获取不同时间域下的PDC钻头在不同钻井参数下不同岩心中钻进时的钻头钻压、转速、扭矩、机械钻速以及钻头振动的变化特征；
步骤二；通过试验得出的数据对前人的井下工况预测模型和评价方法进行改进和完善，得出一种PDC钻头井下工况评价方法；
步骤三；钻进过程中实时读取钻压、转速、扭矩以及机械钻速等参数；
步骤四；通过步骤二中评价方法判断钻头的井下工况。


2.根据权利要求1所述的PDC钻头井下工况评价方法，其特征在于：步骤一中所需试验设备和试验仪器包括固定在钻杆短节上的加速度采集系统；所述钻杆短节下方安装有钻压、扭矩、位移采集系统后连接有钻头，所述钻头连接有液压系统，所述钻头下方设置有岩心，所述岩心固定在转台上。


3.根据权利要求2所述的PDC钻头井下工况评价方法，其特征在于：所述钻压、扭矩、位移采集系统包括动态应变仪、桥盒和数据采集系统；所述加速度采集系统包括无线加速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟昭，汪海阁，纪国栋，崔猛，张佳伟，崔柳，郭卫红，赵飞，郝亚龙，傅新康，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11