[发明专利]一种钻头工作效率评估系统

说明书

一种钻头工作效率评估系统，包括：钻井数据采集装置，用于采集钻井实时数据和钻井非实时数据；钻头扭矩确定装置，用于根据钻井实时数据中的钻压数据和钻井非实时数据中的钻头直径数据，结合预设钻头摩擦系数确定待分析钻头的钻头扭矩；工作效率评估装置，用于根据钻井实时数据、钻井非实时数据和钻头扭矩确定机械效率，并根据机械效率确定待分析钻头的工作效率。本系统通过对钻头扭矩进行了简化处理来实时、连续地获得钻头扭矩数据，从而为实时、连续地评估钻头工作效率奠定了基础，其能够使得钻头工作效率的评估结果更加准确、可靠。

技术领域

本发明涉及油气勘探开发技术领域，具体地说，涉及一种钻头工作效率评估系统。

背景技术

在钻井过程中，钻头的工作效率直接影响钻井周期、钻井成本及钻井风险。准确的钻头工作效率评估对预测钻速、钻头选型以及分析钻井事故都具有重要意义。

目前关于钻头工作效率的研究大都是基于邻井数据对比分析或机械比能理论。然而，由于同一地区相邻井所钻遇的地层性质可能不同，采用的钻井设备和钻井参数也不相同，因此依据邻井数据进行钻头工作效率评估具有很大的盲目性和不确定性。

机械比能是采用钻压、钻速、转速、钻头扭矩和钻头直径等参数计算得到的一项评估钻头效率的重要指标。但是对于大多数井来说，钻头扭矩数据难以得到或者是缺乏连续性，这也就导致机械比能无法计算或计算得到的数据不连续。并且，仅用机械比能来评估钻头效率具有片面性，实际工作中必须辅以其他数据进行综合分析。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了钻头工作效率评估系统，所述系统包括：

钻井数据采集装置，其用于采集钻井实时数据和钻井非实时数据；

钻头扭矩确定装置，其与所述钻井数据采集装置连接，用于根据所述钻井实时数据中的钻压数据和钻井非实时数据中的钻头直径数据，结合预设钻头摩擦系数确定待分析钻头的钻头扭矩；

工作效率评估装置，其与所述钻井数据采集装置和钻头扭矩确定装置连接，用于根据所述钻井实时数据、钻井非实时数据和钻头扭矩确定待分析钻头的机械效率，并根据所述机械效率确定所述待分析钻头的当前工作效率。

根据本发明的一个实施例，所述钻头扭矩确定装置配置为计算所述钻头直径、钻压数据以及预设钻头滑动摩擦系数的乘积，并根据该乘积确定所述钻头扭矩。

根据本发明的一个实施例，所述钻头扭矩确定装置配置为根据如下表达式确定所述钻头扭矩：

其中，T_b表示钻头扭矩，μ表示预设钻头滑动摩擦系数，WOB表示钻压，D_b表示钻头直径。

根据本发明的一个实施例，所述钻头扭矩确定装置配置为所述钻井非实时数据中的钻头类型数据确定所述预设钻头滑动摩擦系数。

根据本发明的一个实施例，所述工作效率评估装置包括：

实际机械比能确定模块，其与所述所述钻井数据采集装置和钻头扭矩确定装置连接，用于根据所述钻井实时数据、钻井非实时数据和钻头扭矩确定待分析钻头各个时刻的机械比能；

最小机械比能确定模块，其与所述钻井数据采集装置连接，用于根据所述钻井实时数据确定所述待分析钻头的最小机械比能；

工作效率评估模块，其与所述实际机械比能确定模块和最小机械比能确定模块连接，用于根据所述待分析钻头的各个时刻的机械比能和最小机械比能确定所述待分析钻头各个时刻的机械效率，并根据所述机械效率确定所述待分析钻头各个时刻的工作效率。

根据本发明的一个实施例，所述工作效率评估模块配置为根据所述最小机械比能与各个时刻的机械比能的比值确定所述待分析钻头各个时刻的机械效率。