[发明专利]用于最佳化和监控地下钻探的方法

权利要求书

1.一种操作钻柱钻探到地球地层中以便使用钻头形成井孔的方法，所述方法包括如下步骤：

（a）在多个不同的钻探条件组下操作所述钻柱，在此期间，通过对所述钻头施加扭矩以便使所述钻头旋转并且对所述钻头施加钻压，所述钻头贯穿到所述地球地层中，其中，每个所述钻探条件包括所述钻头上的钻压和所述钻头旋转的速度，所述钻柱的所述操作在每个所述钻探条件组下被执行一时间段；

（b）在每个所述钻探条件组下执行所述钻探的每个所述时间段期间，以选定的次数对施加到所述钻头的所述扭矩和所述钻头贯穿到所述地球地层中的速率的组合进行确定；

（c）对于每个所述钻探条件组，对于在步骤（b）中确定的扭矩和贯穿速率的每个所述组合，确定与所述钻探相关联的比能的值；

（d）对于每个所述钻探条件组，确定在步骤（c）中确定的比能的所述值的变化；

（e）识别在步骤（d）中为其确定比能的变化的所述多个钻探条件组当中产生比能的最小变化的钻探条件组；

（f）以在步骤（e）中识别的所述钻探条件组操作所述钻柱。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（c）中确定的所述比能包括机械比能。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述机械比能根据以下方程式来计算：

MSE=[(480x TOB x RPM)/(D²x ROP)]+[(4x WOB)/(D²xπ)]

其中：

MSE=机械比能

TOB=施加到所述钻头的扭矩，英尺-磅

RPM=所述钻头的转速

ROP=所述钻头的贯穿速率，英尺/小时

WOB=所述钻头上的钻压，磅

D=所述钻头的直径，英寸。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（d）中确定的比能的所述变化通过包括计算比能的标准偏差的步骤来确定。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（c）中确定的所述比能包括液压机械比能。

6.一种操作钻柱钻探到地球地层中以便使用钻头形成井孔的方法，所述方法包括如下步骤：

（a）在第一组钻探条件下操作所述钻柱，在此期间，通过对所述钻头施加扭矩以便使所述钻头旋转并且对所述钻头施加钻压，所述钻头贯穿到所述地球地层中，其中，所述第一组钻探条件包括所述钻头上的钻压和所述钻头旋转的速度；

（b）在所述第一组钻探条件下操作时，以选定的次数对施加到所述钻头的所述扭矩和所述钻头贯穿到所述地球地层中的速率的组合进行确定；

（c）从在步骤（b）中确定的扭矩和贯穿速率的每个所述组合，确定与所述钻探相关联的比能的值；

（d）确定在步骤（c）中确定的比能的所述值的变化；

（e）确定在步骤（d）中确定的比能的所述值的所述变化是否超过预定阈值；

（f）如果在步骤（d）中确定的比能的所述值的所述变化超过所述预定阈值，则将所述第一组钻探条件改变为第二组钻探条件。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤（c）中确定的所述比能包括机械比能。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述机械比能根据以下方程式来计算：

MSE=[(480x TOB x RPM)/(D²x ROP)]+[(4x WOB)/(D²xπ)]

其中：

MSE=机械比能

TOB=施加到所述钻头的扭矩，英尺-磅

RPM=所述钻头的转速

ROP=所述钻头的贯穿速率，英尺/小时

WOB=所述钻头上的钻压，磅

D=所述钻头的直径，英寸。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤（d）中确定的比能的所述变化通过包括计算比能的标准偏差的步骤来确定。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤（c）中确定的所述比能包括液压机械比能。