[发明专利]采用牙轮钻头进行钻井的控制方法以及控制系统

权利要求书

1.一种采用牙轮钻头进行钻井的控制方法，其特征在于，它包括以下步骤：

(A)、对牙轮钻头的钻压以及牙轮钻头的转速进行采样；

(B)、响应所述牙轮钻头的钻压以及牙轮钻头的转速计算所述牙轮钻头的钻井速度；

(C)、响应所述牙轮钻头的钻井速度计算规定钻井时间；

(D)、判断钻井时间是否达到规定钻井时间；

(E)、当钻井时间到达规定钻井时间时即发出终止牙轮钻头信号。

2.根据权利要求1所述的采用牙轮钻头进行钻井的控制方法，其特征在于，在步骤(B)中还包括以下步骤：

(B1)、根据岩石力学得到单一牙齿侵入岩石的深度；

(B2)、根据单一牙齿侵入岩石切削的深度体积得到单位时间内单一牙齿形成的破碎坑体积；

(B3)、根据单位时间内单一牙齿形成的破碎坑体积、多齿之间的相互影响系数以及地层可钻性级值得到牙轮钻头的预测钻井速度。

3.根据权利要求2所述的采用牙轮钻头进行钻井的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括在步骤(B1)中，其中h为单一牙齿侵入岩石的深度，F为钻压，C为岩石的内聚力，θ为钻头牙齿尖角，为内摩擦角，Ψ为剪切破坏面与井底平面夹角。

4.根据权利要求3所述的采用牙轮钻头进行钻井的控制方法，其特征在于：F在钻井现场得到，C、θ、φ通过取出岩心后在实验室测量得到。

5.根据权利要求4所述的采用牙轮钻头进行钻井的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括在步骤(B2)中，其中V为单一牙齿形成的破碎坑体积；X为破碎坑的半长；L为钻头牙齿嵌入坑的宽度。

6.根据权利要求5所述的采用牙轮钻头进行钻井的控制方法，其特征在于：它包括在步骤(B3)中，其中v为牙轮钻头的钻井速度，S为多齿之间的相互影响系数；E为地层可钻性级值，m为某一时刻牙轮钻头每一个牙齿与井底接触到的牙齿数，n为牙轮钻头的旋转速度。

7.根据权利要求6所述的采用牙轮钻头进行钻井的控制方法，其特征在于：S由实验室试验得出；E由岩石各种特性的综合得出；n通过安装在钻头或钻具上的传感器测算得出；m为3-5。

8.一种对如权利要求1至7之一的采用牙轮钻头进行钻井的控制方法进行处理的控制系统，其特征在于，它包括：

用于对牙轮钻头的钻压以及牙轮钻头的转速进行采样的采样单元；

用于响应所述牙轮钻头的钻压以及牙轮钻头的转速计算所述牙轮钻头的钻井速度的第一计算单元；

用于响应所述牙轮钻头的钻井速度计算规定钻井时间的第二计算单元；

用于判断钻井时间是否达到规定钻井时间的比较单元；

用于当钻井时间到达规定钻井时间时即发出终止牙轮钻头信号的输出单元。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于：所述第一计算单元包括：

用于根据岩石力学得到单一牙齿侵入岩石的深度的第三计算单元；

用于根据单一牙齿侵入岩石切削的深度体积得到单位时间内单一牙齿形成的破碎坑体积的第四计算单元；

用于根据单位时间内单一牙齿形成的破碎坑体积、多齿之间的相互影响系数以及地层可钻性级值得到牙轮钻头的预测钻井速度的第五计算单元。