[发明专利]预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值的方法及装置

权利要求书

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；

其中，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；

所述的回归方程为：

其中，K_d为PDC钻头可钻性级值，为钻进方向，T为页岩温度。

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，φ_F为地层下倾方位角。

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)：

K_d＝lg(0.0558(α+tan^-1(tanθ·cos(φ_F-β)))+7.6535)·(-0.00904T+5.6227)(3)

其中，K_d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_F为地层下倾方位角。

4.一种预测实钻页岩地层PDC钻头岩石可钻性级值的装置，其特征在于，所述的装置包括：

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的PDC钻头岩石可钻性级值；

其中，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；

所述的回归方程为：

其中，K_d为PDC钻头可钻性级值，为钻进方向，T为页岩温度。