基于空间球对称模型的井底岩石可钻性研究

针对井底复杂应力环境下的岩石可钻性问题,开展了岩石可钻性和岩石单轴抗压强度实验和理论研究,研究 中采用弹性力学理论和Drucker-Prager 强度准则,建立了球坐标系下的井底岩石可钻性模型,并以川西地区某井须家 河组致密砂岩实验数据和测井资料为基础,进行了算例分析。结果表明,井底岩石可钻性随着液柱压力的增大而增 加;井深一定时,沿井底表面径向方向,随着距离的增加,岩石可钻性增大。该模型计算结果,能够较好地反映井底岩 石可钻性级值的变化规律,有助于钻具优化设计。     

定向钻井PDC钻头三维钻速预测方法

综合考虑PDC钻头的切削作用、钻具组合的力学作用和地层岩石可钻性各向异性,根据钻头力平衡原理,建立一种新的PDC钻头三维钻速预测方法。在钻头瞬态力平衡计算中,不仅考虑钻具组合的力学作用,还考虑钻头冠部的侧向不平衡力和保径受力对PDC钻头切削作用的影响。结果表明:井眼轨迹的预测结果与实测结果有较高的吻合度,说明方法合理;根据具体的钻头结构参数和地层可钻性各向异性,通过数值计算可获得钻头的轴向和侧向钻速,不需要取得地层法向钻进效率;在钻头瞬态力平衡计算中,钻头侧向不平衡力过大将增大井眼轨迹控制的难度,对PDC钻头布齿参数的进行优化设计可以减小钻头的侧向不平衡力,进而减小钻头漂移角和工具面变化范围,增强井眼轨迹控制能力。     

特殊矿体的物理力学性质及其可凿性可爆性试验研究

针对使用普氏系数f不能对可凿性和可爆性差异很大的特殊矿体进行分级的情况,通过取样测试对该类特殊矿体的波阻抗等10项参数进行了试验研究,提出了合理的分级方法,即:使用矿岩凿碎比功和磨蚀性评价矿岩可凿性;使用在标准条件下矿岩爆破漏斗实验中所测定的爆破块度组成和爆破漏斗体积,计算出矿岩可爆性指数来评价其可爆性.此外,对该矿体凿岩时,需适当缩小孔径,使用中高风压潜孔钻机、高效耐磨钻头和高质配套钻具;在爆破时,需使用低爆速铵油类炸药,适当扩大孔网参数等.     

川西须家河组二段岩石可钻性实验分析

川西坳陷须家河组存在可钻性差、机械钻速低等严重制约钻井效率的问题。以川西坳陷须家河组二段地层所采岩样为研究对象,利用自主研发的HTHP岩石可钻性试验仪对模拟井底围压及液柱压力条件下的岩样进行可钻性级值测试,并从岩样的岩石力学性质及微观组构等方面开展研究,以此分析其对岩石可钻性的影响。结果表明:围压及液柱压力的增加导致岩石可钻性级值及抗压强度的增加,抗压强度与可钻性级值成正比。高抗压强度条件下的可钻性级值增长率降低;岩石的研磨性及硬度会影响岩石的可钻性。岩石中石英含量越高、黏土矿物含量越少,岩石研磨性及硬度越高,岩石可钻性级值越大。     

井底压力条件下岩石可钻性实验及仿真研究

岩石的可钻性是正确评价是确定钻井参数、选择钻头类型、预测钻井效果以及规定钻进工作定额时所必需的;而以往岩石可钻性极值的确定都是在常压下进行的。常压下岩石的可钻性极值与井底压力条件下岩石可钻性极值相差较大,远不能满足工程需要。为此,提出了一种室内测定井底压力条件下岩石岩石可钻性极值的实验方法;并通过HyperMesh有限元处理器仿真得到井底压力条件下岩石的可钻性极值的仿真值。通过对实验数值和仿真数值的对比,二者误差都在10%以内。所以该实验方法能够较准确的得到井底压力条件下岩石的可钻性极值。从而更能够准确的选择钻头类型,优化钻进参数,指导工程实践。     

钻井地质环境因素描述技术及其应用

钻井地质环境因素的分布特征决定着钻井工艺技术的适用性。详细论述了岩石力学参数、岩石可钻性、地应力状态、地层压力体系等钻井地质环境因素的描述方法;并介绍了其在鄂尔多斯盆地富县探区的应用情况。针对富县气井复杂的钻井地质环境,在常规方法的基础上优化完善了可钻性、井壁稳定等计算模型,综合应用测井、钻井、物探、地质、测试等资料进行钻井地质环境因素精细描述,明确了各类因素的纵向和横向分布特征。以描述成果为依据提出工程建议方案,并取得了良好的现场应用效果。     

模糊数学在岩石坚固性分级中的应用

岩石物理力学性质表现为非均匀性、各向异性、非线性和非连续性,因而它的铡定数据有不确定性.作者认为岩石的抗压强度、纵波速度和凿碎比功是影响岩石坚固性的基本因素.本文建议将被评的岩石坚固性视为等级论域上的一个模糊子集,并利用模糊数学中模糊推理和综合评判的理论,提出了一个综合评定岩石坚固性等级的新方法,在模糊推理中,用二元对比排序法来确定影响岩石坚固性诸因素的权重.     

基于SDCQGA优化BP神经网络的岩石可钻性建模

针对智能钻井优化控制过程中岩石可钻性提取存在的建模难、非实时性、精度差等问题,提出基于自适应双链量子遗传算法优化BP神经网络结构的岩石可钻性提取建模方法.依据目标函数在搜索点处的变化率,建立了快速自适应双链量子遗传算法;采用新算法优化BP神经网络结构,以克服BP神经网络受初始权值/阀值影响和泛化能力差的问题.通过对邻近钻井区域的大量测量数据和实验数据的统计分析和预处理,建立岩石可钻性提取模型,有效地解决了复杂地形岩石可钻性提取难的问题.对不同岩性的可钻性参数提取实验结果证明,该建模方法不仅提高了参数提取的精度和模型的泛化能力,而且在相邻实际参数提取时,具有很好的实时性和适应性.     

基于相关向量机的地层可钻性级值预测

对录井资料及测井资料与地层可钻性级值的关系进行分析,提出一种基于相关向量机算法的地层可钻性级值预测的新方法.通过标准化钻速、测井声波时差、地层密度、泥质含量和地层深度进行学习训练相关向量机,建立地层可钻性级值预测的相关向量机模型.对准噶尔盆地部分井的地层可钻性级值进行预测的结果表明,该方法优于BP神经网络方法,具有预测精度高、收敛速度快、推广能力强等优点.     

岩石矿物成分与可钻性关系研究

钻井地层岩石的物理力学性质和矿物成分性质是实现科学快速钻井的基础数据,但是矿物成分对可钻性的影响一直没有得到重视。取一研究油区以录井资料的地层岩屑为研究对象,对塑性泥岩、细砂岩和砾岩三种岩屑进行了较全面的矿物成分鉴定分析。研究结果表明,研究油田区块岩石的矿物成分主要以石英、粘土、斜长石、方解石和正长石五种矿物成分为主。矿物成分中含量较高的粘土和斜长石含量随井深增加而降低;石英含量随井深增加而增大。泥岩的可钻性级值随粘土的增加有增加趋势,随石英含量的增加而增大。砂岩的可钻性级值随粘土含量的增加有降低趋势,而随石英含量的增加而增大。砾岩的可钻性级值随粘土和石英含量的增加而下降。