[发明专利]一种三维井筒系统的提速评价方法

说明书

本发明公开了一种三维井筒系统的提速评价方法，包括以下步骤：S1、建立三维井筒系统的综合提速评价系统；S2、利用综合提速评价系统，对施工方的预设钻井方案进行提速评价，并判断评价结果；S3、若评价结果不满足要求，则提出优化提速方案，并返回S2步骤重新进行提速评价；若满足，则进行下一步；S4、输出优化参数。本发明综合考虑了所有钻井相关参数，包括井身结构、井眼轨迹、钻具组合、下部地层材料属性和钻井液属性等，相较于现有技术，本发明更加倾向于细致描述整个钻井过程的动态响应规律，依据模型计算结果评价和优化综合钻井提速；能够模拟整个井筒系统在的动态力学行为，能够迅速且精准的找到优化对象和方法。

技术领域

本发明涉及钻井领域，尤其涉及一种三维井筒系统的提速评价方法。

背景技术

当今油气资源勘探开发不断向更深更远发展，而带来的机械钻速低、钻井周期长问题则成为了现代钻井工程所面对的主要问题之一，极大的增加了钻井成本和钻井风险不确定性。如何通过钻前参数优化和钻中跟踪评价来降低钻井风险，提高钻井效率，是当前钻井工程师们所迫切想解决的难题。通过全井钻柱动力学预测和指导钻井一直是行业内的热门研究课题。

从现场实际钻井资料表明，采用合理的综合提速评价方法不但能够对施工方所预设钻井方案进行系统评价，同时还能进一步优化钻井方案，从而最大化的实现降本增效。由于井下施工处于一种密闭和高干扰的环境，测量难度和成本极大，难以进行精细、全过程的动态研究。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种三维井筒系统的提速评价方法，通过模拟真实的动态钻井全过程来评价和优化综合钻井提速，能够有效避免这一问题，能够指导施工现场优化钻井参数、优选钻头、制定钻具配套方案以及使用各类井下工具。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：

一种三维井筒系统的提速评价方法，包括以下步骤：

S1、建立三维井筒系统的综合提速评价系统；

S2、利用综合提速评价系统，对施工方的预设钻井方案进行提速评价，并判断评价结果；

S3、若评价结果不满足要求，则提出优化提速方案，并返回S2步骤重新进行提速评价；若满足，则进行下一步；

S4、输出优化参数。

本发明的井筒系统，包括钻具、钻井液、井壁和下部地层。

进一步的是，所述S2步骤中，评价指标及判断方法包括：

计算接触摩阻和摩擦扭矩，并通过钻井设备预设结果阈值，对比计算结果和阈值判断是否需要继续优化，若接触摩阻或摩擦扭矩大于阈值，则表明需要继续对钻具组合、井眼轨迹和钻井液等进行优化；接触摩阻和摩擦扭矩是钻柱与井壁间接触产生的阻碍钻井能量传递的最大因素之一，对其进行评价，并优化影响的因素，能提高钻井能量传递。

通过计算单位时间内的钻头进尺量以及能耗，得到破岩功比能和机械钻速，并根据施工要求，设计阈值，对比计算结果和阈值判断是否需要继续优化，若单位时间内的钻头进尺量以及能耗大于阈值，则表明需要继续对钻头、下部钻具组合、设计钻压和转速等进行优化；单位时间钻头进尺和能耗、机械转速直接对应钻井效率，对其进行评价，并优化影响的因素，能提高钻井效率。

计算钻具的横向、轴向和扭转振动，并通过钻具组合、施工条件和钻具性能预设结果阈值，对比计算结果和阈值判断是否需要继续对钻具组合、设计钻压和转速等进行优化，若钻具的横向、轴向和扭转振动大于阈值，则表明需要继续优化；三轴振动是影响钻井破岩效率的主要因素之一，也是钻具失效的主要原因之一，对其进行评价，并优化影响的因素，能提高钻井破岩效率，降低钻具失效率。