[发明专利]一种钻头性能评价方法及系统

摘要

本发明公开了一种钻头性能评价方法及系统，尤其适用于导向钻井，基于虚拟强度指数原理，考虑使用底部动力钻具的导向钻井驱动方式，建立了导向钻井方式下的钻头破岩效率计算方法，综合衡量钻头破岩效率和进尺，最大限度地降低钻井工况对钻头与地层匹配性的影响，修正了现有技术在钻头性能评价中的误差。本方案具有以下两方面的有益效果：1、对于钻头转速，考虑了定向滑动钻进和双驱复合钻进两种驱动方式的不同，能更合理地表征钻头工作特征；2、导向钻井条件下，按照驱动方式不同，将单只钻头进尺内的井段分段计算虚拟强度指数，使得单只钻头进尺内的总虚拟强度指数计算值更为精确。

主权项

1.一种钻头性能评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将钻头进尺内井段按照驱动方式不同，进行分段描述，即：   (公式1)式中，L为钻头的总进尺，L_i为不同钻井驱动方式下的钻井井段，i＝1，…n；步骤2：获取各段的钻井参数，所述钻井参数具体为：转盘转速、底部动力钻具输出转速、钻头扭矩、钻头有效钻压、机械钻速、泥浆泵排量和钻头压力降；步骤3：分段计算钻头虚拟强度指数，包括：步骤3.1：计算钻头转速：N_i＝g_iN_si+N_Li   (公式2)式中，N_i为钻头转速，N_si为第i井段转盘转速，N_Li为第i井段底部动力钻具输出转速，g_i取值为0或1，其取值计算公式为：   (公式3)步骤3.2：计算钻头虚拟强度指数：   (公式4)式中，VSI_i为虚拟强度指数；WOB_ei为钻头有效钻压；D_b为钻头直径；ΔP_bi为钻头压力降；Q_i为泥浆泵排量；η为能量降低系数；π为圆周率；T_i为钻头扭矩；ROP_i为机械钻速；步骤4：计算钻头进尺内的虚拟强度指数：   (公式5)步骤5：根据虚拟强度指数评价钻头性能，虚拟强度指数越大表明钻头破岩效率越低，钻头与地层的匹配性越差，钻头选型不合理；反之，则表明钻头破岩效率越高，与地层的匹配性越好。