[发明专利]一种基于动力钻具结构的造斜率预测方法及装置

说明书

本发明提供一种基于动力钻具结构的造斜率预测方法，其包含：S1、基于单弯动力钻具的结构特征建立几何模型，并确定与几何模型内切的内切圆；S2、依据内切圆的半径建立得到动力钻具造斜率的预测模型，并通过预测模型计算得到造斜率。本发明的有益效果：(1)模型简单，仅利用单弯螺杆形成的图形进行计算分析；(2)可靠性高，实用性强。针对特深层小井眼定向常用的单弯螺杆造斜率计算与实际值对比分析，预测精度均在90％以上；(3)计算方便，适用性强。模型建立没有更多的假设条件，只需要动力钻具弯点上下结构尺寸及弯度即可计算，适应于定向钻井使用的所有动力钻具造斜率分析，极大方便了现场定向工程师优选动力钻具弯度，实现高精度快速中靶。

技术领域

本发明涉及油气钻井工程的工艺技术领域，具体地说，涉及一种基于动力钻具结构的造斜率预测方法及装置。

背景技术

现有的造斜率预测方法主要包含：(1)三点定圆法；(2)双圆弧法；(3)平衡角趋势法；(4)钻速方程反演计算法。

上述方法均存在极大的局限性，造斜率预测精度低，具体来说：

三点定圆法利用钻头、近钻头扶正器及单弯螺杆弯点之上扶正器三点确定的圆求取动力钻具造斜率。该方法虽然也根据钻具结构进行分析，但实际定向尤其是特深井定向期间，经常不使用近钻头扶正器，该方法就失去了计算基础。

双圆弧法利用弯接头及单弯螺杆组成的双圆弧进行几何分析计算动力钻具造斜率。这种假设虽然可以方便计算动力钻具造斜率；但是现场施工期间很难保证单弯接头弯曲面与单弯螺杆一致，定向钻井期间两者同时使用时也很难下入井内；即使能够顺利入井，定向钻井摩阻相当大，卡钻风险也相当高。不能两者同时下入且不能确保两者弯曲面在同一平面时，这种计算方法就失去了理论分析基础，无法使用。

平衡角趋势法虽然考虑了钻具因素、地层因素及钻井参数等等，利用钻受力分析求得的合力方向求取造斜率，但该方法假设条件太多，计算繁琐，受力分析摩擦阻力考虑较少，受力分析不彻底，很多假设条件过于理想化，模型求取的造斜率精度极低。

钻速方程反演法虽然也考虑了钻具条件、地层因素、钻井液性能等等，但考虑这些因素时只是用一个系数代替，需要利用相当大量的数据反演计算才能确保模型预测精度。

针对现有技术的问题，本发明提供了一种基于动力钻具结构的造斜率预测方法及装置。

发明内容

为解决上述现有技术的问题，本发明提供了一种基于动力钻具结构的造斜率预测方法，所述方法包含以下步骤：

S1、基于单弯动力钻具的结构特征建立几何模型，并确定与所述几何模型内切的内切圆；

S2、依据所述内切圆的半径建立得到动力钻具造斜率的预测模型，并通过所述预测模型计算得到造斜率。

根据本发明的一个实施例，步骤S1包含以下步骤：

对单弯动力钻具进行结构简化，确定单弯动力钻具顶端到弯点的线段为第一线段、弯点到转子下端的线段为第二线段；

确定单弯动力钻具的结构参数，其中，所述结构参数包含单弯动力钻具的弯度。

根据本发明的一个实施例，步骤S1包含以下步骤：

将与所述第一线段以及所述第二线段均内切的圆作为与所述几何模型内切的内切圆。

根据本发明的一个实施例，步骤S2包含以下步骤：

依据所述第一线段、所述第二线段以及所述单弯动力钻具的弯度计算得到所述内切圆的半径。

根据本发明的一个实施例，步骤S2包含以下步骤：

依据所述内切圆的半径以及单位换算计算常数计算得到造斜率。