地层门限钻压和门限扭矩的确定方法及装置与流程

    专利2025-10-07  8


    本发明涉及钻井工程,具体地涉及一种地层门限钻压和门限扭矩的确定方法、一种地层门限钻压和门限扭矩的确定装置、一种电子设备及一种机器可读存储介质。


    背景技术:

    1、在对地层钻井过程中,明确地层的门限钻压和门限扭矩对于指导钻头和螺杆的优选,提高钻井效率具有重大意义。若钻井过程中螺杆扭矩超过地层门限扭矩过多,那么将导致螺杆能量的浪费,且降低了螺杆转速。如果使用的螺杆扭矩不足,那么会导致钻头难以破碎岩石,会大幅度降低机械钻速。因此,钻井现场对明确不同地层门限钻压和门限扭矩的需求极为迫切。

    2、当前获得门限钻压和门限扭矩的方式主要有三种,分别为理论计算、数值模拟和经验总结。理论计算主要依赖于经验公式,但是由于钻头破岩涉及到钻头转速、扭矩、钻压、切削齿结构等参数众多,且各参数间相互耦合,因此导致理论计算的结果与实际钻井现场相差巨大,难以对现场进行指导。数值模拟方法与理论计算类似,计算精度与现场实际差异巨大。经验总结法是建立在对一个区块大量数据分析的基础上得到,但是存在当地区域的推荐做法中给定的推荐钻压范围较小,无法达到最优钻压范围,同时由于各螺杆产品型号、钻头厂家和类型的差异,也导致现场难以获得较为精准的门限钻压与门限扭矩。


    技术实现思路

    1、本发明实施例的目的是提供一种地层门限钻压和门限扭矩的确定方法及装置,该地层门限钻压和门限扭矩的确定方法及装置用以解决上述的现有技术中通过理论计算、数值模拟和经验总结得到地层门限钻压和门限扭矩的方法存在的方法复杂,精度差,无法有效指导钻头和螺杆的选择,导致破岩效率低的问题。

    2、为了实现上述目的,本发明实施例提供一种地层门限钻压和门限扭矩的确定方法,包括:

    3、获取不同预设顶驱转速下,在预设钻压区间内不同钻压值对应的机械钻速、扭矩值和钻头振动参数;

    4、对每一个预设顶驱转速:

    5、基于该预设顶驱转速的钻压值和所述钻压值对应的机械钻速,从所述钻压值中确定该预设顶驱转速下的初始门限钻压;

    6、基于该预设顶驱转速的初始门限钻压,将该预设顶驱转速下对应的扭矩值确定为该预设顶驱转速下的初始门限扭矩;

    7、基于该预设顶驱转速下的钻头振动参数,对该预设顶驱转速对应的初始门限钻压和初始门限扭矩进行修正,得到修正门限钻压和修正门限扭矩;

    8、将不同预设顶驱转速对应的修正门限钻压和修正门限扭矩作为地层门限钻压和地层门限扭矩。

    9、可选的,所述预设钻压区间内相邻的钻压值之间的差值相等。

    10、可选的,基于该预设顶驱转速的钻压值和所述钻压值对应的机械钻速,从所述钻压值中确定该预设顶驱转速下的初始门限钻压,包括:

    11、将钻压值按照从小至大变化方向排序;

    12、比较每两个相邻的钻压值对应的机械钻速,确定差值最大的机械钻速对应的钻压值,将所确定的两个钻压值中的较小值确定为所述初始门限钻压。

    13、可选的,基于该预设顶驱转速下的钻头振动参数,对该预设顶驱转速对应的初始门限钻压和初始门限扭矩进行修正,得到修正门限钻压和修正门限扭矩,包括:

    14、若该预设顶驱转速的初始门限钻压对应的钻头振动参数满足预设规则,则保留该预设顶驱转速的初始门限钻压和初始门限扭矩;

    15、若该预设顶驱转速的初始门限钻压对应钻头振动参数不满足预设规则,则删除该预设顶驱转速的初始门限钻压和初始门限扭矩。

    16、可选的,所述钻头振动参数包括:横向振动加速度、轴向振动加速度和扭转振动值;

    17、所述预设规则包括:

    18、横向振动加速度不超过第一预设阈值,或轴向振动加速度不超过第二预设阈值,或扭转振动值不超过第三预设阈值。

    19、本发明实施例还提供一种地层门限钻压和门限扭矩的确定装置,包括:

    20、数据获取模块,用于获取不同预设顶驱转速下,在预设钻压区间内不同钻压值对应的机械钻速、扭矩值和钻头振动参数;

    21、初始门限钻压确定模块,用于基于对应的预设顶驱转速的钻压值和所述钻压值对应的机械钻速,从所述钻压值中确定对应的预设顶驱转速下的初始门限钻压;

    22、初始门限扭矩确定模块,用于基于对应的预设顶驱转速的初始门限钻压,将对应的预设顶驱转速下对应的扭矩值确定为对应的预设顶驱转速下的初始门限扭矩;

    23、修正模块,用于基于对应的预设顶驱转速下的钻头振动参数,对对应的预设顶驱转速对应的初始门限钻压和初始门限扭矩进行修正,得到修正门限钻压和修正门限扭矩;

    24、结果输出模块,用于将不同预设顶驱转速对应的修正门限钻压和修正门限扭矩作为地层门限钻压和地层门限扭矩。

    25、可选的,所述预设钻压区间内相邻的钻压值之间的差值相等。

    26、可选的,所述初始门限钻压确定模块具体用于:

    27、将钻压值按照从小至大变化方向排序;

    28、比较每两个相邻的钻压值对应的机械钻速,确定差值最大的机械钻速对应的钻压值,将所确定的两个钻压值中的较小值确定为所述初始门限钻压。

    29、另一方面,本发明提供一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的地层门限钻压和门限扭矩的确定方法。

    30、另一方面,本发明提供一种机器可读存储介质,该机器可读存储介质上存储有指令,该指令用于使得机器执行上述的地层门限钻压和门限扭矩的确定方法。

    31、本技术方案通过设定不同的顶驱转速,获取不同预设顶驱转速下,在预设钻压区间内不同钻压值对应的机械钻速、扭矩值和钻头振动参数,确定出不同顶驱转速下的初始门限钻压和初始门限扭矩,并通过对应的预设顶驱转速下的钻头振动参数对对应的预设顶驱转速下的初始门限钻压和初始门限扭矩进行修正,最终确定的地层门限钻压和地层门限扭矩,本方案的计算方法简单,结果更精准,能够有效指导钻头和螺杆的选择,提高机械钻速,并提高破岩效率的优点。

    32、本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。



    技术特征:

    1.一种地层门限钻压和门限扭矩的确定方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预设钻压区间内相邻的钻压值之间的差值相等。

    3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基于该预设顶驱转速的钻压值和所述钻压值对应的机械钻速,从所述钻压值中确定该预设顶驱转速下的初始门限钻压,包括:

    4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基于该预设顶驱转速下的钻头振动参数,对该预设顶驱转速对应的初始门限钻压和初始门限扭矩进行修正,得到修正门限钻压和修正门限扭矩,包括:

    5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述钻头振动参数包括:横向振动加速度、轴向振动加速度和扭转振动值;

    6.一种地层门限钻压和门限扭矩的确定装置,其特征在于,包括:

    7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述预设钻压区间内相邻的钻压值之间的差值相等。

    8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述初始门限钻压确定模块具体用于:

    9.一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-5中任一项所述的地层门限钻压和门限扭矩的确定方法。

    10.一种机器可读存储介质,该机器可读存储介质上存储有指令,该指令用于使得机器执行权利要求1-5中任一项所述的地层门限钻压和门限扭矩的确定方法。


    技术总结
    本发明提供一种地层门限钻压和门限扭矩的确定方法及装置,属于钻井工程技术领域,所述方法包括:获取不同预设顶驱转速下,在预设钻压区间内不同钻压值对应的机械钻速、扭矩值和钻头振动参数;对每一个预设顶驱转速:基于该预设顶驱转速的钻压值和钻压值对应的机械钻速,从钻压值中确定该预设顶驱转速的初始门限钻压;基于该预设顶驱转速的初始门限钻压,将该预设顶驱转速对应的扭矩值确定为该预设顶驱转速的初始门限扭矩;基于初始门限钻压对应的钻头振动参数,对初始门限钻压和初始门限扭矩进行修正,得到地层门限钻压和地层门限扭矩。本发明具有计算方法简单,结果更精准,能够有效指导钻头和螺杆的选择,提高机械钻速,并提高破岩效率的优点。

    技术研发人员:张文平,胡群爱,臧艳彬,陈军海,王怡,李丹丹,殷子横
    受保护的技术使用者:中国石油化工股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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