[发明专利]一种PDC钻头井下工况评价方法

说明书

本发明公开一种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。

技术领域

本发明涉及石油天然气开采技术领域，特别是涉及一种PDC钻头井下工况评价方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的是提供一种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，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种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。