岩石可钻性综合预测与应用研究

论文摘要

岩石可钻性是衡量井底岩石抵抗钻头压碎能力的一个物理量,蕴含着丰富的信息,即综合体现地层性质,同时也反映当前工艺的和技术性的因素。在可钻性的预测方面,现行的岩石可钻性评定方法,需要通过钻井取心,并进行室内试验和测定得到。由于井下岩性复杂、岩心变化大,不可能对整个地层取心,难以建立连续剖面;在可钻性的应用方面,该领域的研究成果多数用于针对不同地层的钻头选型及钻头参数设计。因此,如何更加准确、连续、实时的预测岩石的可钻性,并将可钻性的应用范围扩展到在不同层段设计钻井机械参数和水力参数,实现提高机械钻速,降低钻井成本十分重要。本文针对上述问题对岩石可钻性的综合预测及应用进行了深入研究。首先,通过对地震资料、测井资料、录井资料的研究分析,并结合室内岩石力学实验所测得的数据,建立了应用地震信息、测井信息和上返岩屑信息综合预测岩石可钻性的数学模型,该方法能够在已钻区块和探井评价岩石可钻性,能够连续,实时的预测岩石可钻性剖面,同时还提出了应用模糊聚类分析方法,进行基于岩石可钻性的地层分层。其次,阐述了应用岩石力学参数法和综合效益指数法进行钻头优选的过程和机理。最后,通过大量的现场试验和室内试验,运用多元回归分析、主成分分析等统计分析方法,建立了基于地层可钻性的牙轮钻头和PDC钻头的机械钻速模式、钻头磨损模式和钻井参数优选的目标函数,该模式参数获取方便,通用性强,为实现特定区域油田分层段优化设计机械参数和水力参数提供了技术和条件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外研究现状
• 1.1.1 岩石可钻性的研究现状
• 1.1.2 钻井参数优选的研究现状
• 1.2 论文的研究内容和思路
• 1.2.1 论文的研究内容
• 1.2.2 研究思路
• 1.3 研究的理论意义
• 第二章 岩石可钻性的预测及钻头优选方法研究
• 2.1 岩石可钻性及分级
• 2.1.1 岩石可钻性概念
• 2.1.2 微钻头钻速与可钻性分级
• 2.2 岩石可钻性的预测方法
• 2.2.1 地震资料预测岩石可钻性
• 2.2.2 测井资料预测岩石可钻性
• 2.2.3 用上返岩屑预测岩石可钻性
• 2.3 PDC 钻头可钻性与牙轮钻头可钻性的关系
• 2.4 基于可钻性的地层分层计算
• 2.4.1 基于可钻性分层依据和数据预处理
• 2.4.2 基于可钻性分层处理方法
• 2.5 钻头优选方法研究
• 2.5.1 钻头选型的原则
• 2.5.2 钻头优选方法
• 第三章 牙轮钻头钻井参数优选方法研究
• 3.1 牙轮钻头的破岩原理
• 3.2 牙轮钻头通用钻速方程的建立
• 3.3 钻井参数优选目标函数的建立
• 3.3.1 进尺成本模式建立
• 3.3.2 多元优化模型的目标函数分析
• 3.4 水力参数设计
• 3.4.1 优选泵型
• 3.4.2 钻头水力参数计算
• 3.4.3 喷嘴组合
• 第四章 PDC 钻头钻井参数优选方法研究
• 4.1 PDC 钻头的破岩机理
• 4.2 PDC 钻头通用钻速方程的建立
• 4.3 PDC 钻头切削齿磨损规律研究
• 4.3.1 PDC 钻头的失效分析
• 4.3.2 PDC 钻头的失效形式
• 4.3.3 PDC 钻头切削齿磨损模式的建立
• 4.4 PDC 参数优选目标函数的建立
• 第五章 实际应用
• 5.1 钻井参数设计的主要步骤
• 5.2 钻井参数设计实例
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要