采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法以及控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
發(fā)明涉及了一種油田鉆探領(lǐng)域，尤其還涉及一種采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法以及控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)
[0002] 隨著油氣田勘探開發(fā)工作的不斷深入，鉆井時(shí)遇到的
地層構(gòu)造越來(lái)越復(fù)雜，鉆井難度越來(lái)越大，鉆井成本逐年提高，因此如何準(zhǔn)確的確定鉆井方案對(duì)于油氣田開發(fā)而言極其重要。
[0003] 牙輪鉆頭是鉆井工具中常用的一種。圖1是牙輪鉆頭的中一種，參照?qǐng)D1所示，牙輪鉆頭包括鉆頭體1、至少一個(gè)牙輪2，所述牙輪上設(shè)有
牙齒3。鉆頭體1在旋轉(zhuǎn)時(shí)，牙齒3具有沖擊、壓碎和剪切
破碎地層
巖石的作用，因而牙輪鉆頭廣泛適用于從軟到堅(jiān)硬的多種地層。牙輪鉆頭按牙齒類型可分為銑齒(
鋼齒)牙輪鉆頭、鑲齒(牙輪上鑲裝硬質(zhì)
合金齒)牙輪鉆頭；按牙輪數(shù)目可分為
單牙輪鉆頭、三牙輪鉆頭和組裝多牙輪鉆頭。
[0004] 目前常用的鉆速
預(yù)測(cè)模型包括通用預(yù)測(cè)方法，深層遞歸鉆速預(yù)測(cè)方法等，這些鉆速預(yù)測(cè)方法較好的反映了地層參數(shù)與鉆井速度的關(guān)系。但是這些方法是在地層可鉆性的
基礎(chǔ)上通過(guò)分析機(jī)械參數(shù)和地層的
水力參數(shù)建立起來(lái)的，并沒(méi)有考慮到牙輪的自身特點(diǎn)，使得方程無(wú)法有效分析不同牙輪鉆頭類型、不同地層條件下的牙輪鉆頭的鉆井速度的差別。
[0005] 在
現(xiàn)有技術(shù)中，由于無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)鉆井速度，也就無(wú)法確定鉆井時(shí)間。在鉆井時(shí)間無(wú)法確定的情況下就很難對(duì)鉆井的終止點(diǎn)進(jìn)行控制，如果鉆井深度不夠，那就無(wú)法實(shí)現(xiàn)石油開采，如果鉆井深度過(guò)度，那么則會(huì)造成對(duì)牙輪鉆頭的浪費(fèi)，影響牙輪鉆頭的使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容
[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述
缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法，其能夠?qū)︺@井時(shí)間進(jìn)行精確控制，在保證鉆井深度的基礎(chǔ)上延長(zhǎng)牙輪鉆頭的使用壽命。
[0007] 本發(fā)明的具體技術(shù)方案是：
[0008] 一種采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法，其特征在于，它包括以下步驟：
[0009] (A)、對(duì)牙輪鉆頭的鉆壓以及牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速進(jìn)行
采樣；
[0010] (B)、響應(yīng)所述牙輪鉆頭的鉆壓以及牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速計(jì)算所述牙輪鉆頭的鉆井速度；
[0011] (C)、響應(yīng)所述牙輪鉆頭的鉆井速度計(jì)算規(guī)定鉆井時(shí)間；
[0012] (D)、判斷鉆井時(shí)間是否達(dá)到規(guī)定鉆井時(shí)間；
[0013] (E)、當(dāng)鉆井時(shí)間到達(dá)規(guī)定鉆井時(shí)間時(shí)即發(fā)出終止牙輪鉆頭
信號(hào)。
[0014] 優(yōu)選地，在步驟(B)中還包括以下步驟：
[0015] (B1)、根據(jù)巖石力學(xué)得到單一牙齒
侵入巖石的深度；
[0016] (B2)、根據(jù)單一牙齒侵入巖石切削的深度體積得到單位時(shí)間內(nèi)單一牙齒形成的破碎坑體積；
[0017] (B3)、根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)單一牙齒形成的破碎坑體積、多齒之間的相互影響系數(shù)以及地層可鉆性級(jí)值得到牙輪鉆頭的預(yù)測(cè)鉆井速度。
[0018] 優(yōu)選地，控制方法還包括在步驟(B1)中，其中h為單一牙齒侵入巖石的深度，F(xiàn)為鉆壓，C為巖石的內(nèi)聚力，θ為鉆頭牙齒尖
角，為內(nèi)摩擦角， 為剪切破壞面與井底平面夾角。
[0019] 優(yōu)選地，F(xiàn)在鉆井現(xiàn)場(chǎng)得到，C、θ、 φ通過(guò)取出
巖心后在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量得到。
[0020] 優(yōu)選地，它包括在步驟(B2)中，其中V為單一牙齒形成的破碎坑體積；X為破碎坑的半長(zhǎng)；L為鉆頭牙
齒嵌入坑的寬度。
[0021] 優(yōu)選地，它包括在步驟(B3)中， 其中v為牙輪鉆頭的鉆井速度，S為多齒之間的相互影響系數(shù)；E為地層可鉆性級(jí)值，m為某一時(shí)刻牙輪鉆頭每一個(gè)牙齒與井底
接觸到的牙齒數(shù)，n為牙輪鉆頭的旋轉(zhuǎn)速度。
[0022] 優(yōu)選地，S由實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)得出；E由巖石各種特性的綜合得出；n通過(guò)安裝在鉆頭或鉆具上的
傳感器測(cè)算得出；m為3-5。
[0023] 本發(fā)明公開了一種對(duì)上述采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法進(jìn)行處理的控制系統(tǒng)，其特征在于，它包括：
[0024] 用于對(duì)牙輪鉆頭的鉆壓以及牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣的采樣單元；
[0025] 用于響應(yīng)所述牙輪鉆頭的鉆壓以及牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速計(jì)算所述牙輪鉆頭的鉆井速度的第一計(jì)算單元；
[0026] 用于響應(yīng)所述牙輪鉆頭的鉆井速度計(jì)算規(guī)定鉆井時(shí)間的第二計(jì)算單元；
[0027] 用于判斷所述的鉆井時(shí)間是否達(dá)到規(guī)定鉆井時(shí)間的比較單元；
[0028] 用于當(dāng)所述的鉆井時(shí)間到達(dá)規(guī)定鉆井時(shí)間時(shí)即發(fā)出終止牙輪鉆頭信號(hào)的輸出單元。
[0029] 優(yōu)選地，所述第一計(jì)算單元包括：
[0030] 用于根據(jù)巖石力學(xué)得到單一牙齒侵入巖石的深度的第三計(jì)算單元；
[0031] 用于根據(jù)單一牙齒侵入巖石切削的深度體積得到單位時(shí)間內(nèi)單一牙齒形成的破碎坑體積的第四計(jì)算單元；
[0032] 用于根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)單一牙齒形成的破碎坑體積、多齒之間的相互影響系數(shù)以及地層可鉆性級(jí)值得到牙輪鉆頭的預(yù)測(cè)鉆井速度的第五計(jì)算單元。
[0033] 本發(fā)明采用以上方法以及系統(tǒng)，能夠?qū)︺@井時(shí)間進(jìn)行精確控制，在保證鉆井深度的基礎(chǔ)上延長(zhǎng)牙輪鉆頭的使用壽命。
附圖說(shuō)明
[0034] 在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來(lái)限制本發(fā)明公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對(duì)本發(fā)明的理解，并不是具體限定本發(fā)明各部件的形狀和比例尺寸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來(lái)實(shí)施本發(fā)明。
[0035] 圖1顯示了牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 圖2顯示了本發(fā)明中采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法的原理示意圖。
[0037] 圖3顯示了本發(fā)明中對(duì)牙輪鉆頭的鉆井速度的原理示意圖。
[0038] 圖4顯示了本發(fā)明中單一牙齒侵入井底巖石的受力情況示意圖。
[0039] 圖5顯示了本發(fā)明中采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制系統(tǒng)的原理示意圖。
[0040] 圖6顯示了圖5中第一計(jì)算單元的原理示意圖。
[0041] 以上附圖的附圖標(biāo)記：1、鉆頭體；2、牙輪；3、牙齒；41、第一計(jì)算單元；42、第二計(jì)算單元；43、第三計(jì)算單元；44、第四計(jì)算單元；45、第五計(jì)算單元；46、采樣單元；47、比較單元；48、輸出單元。
具體實(shí)施方式
[0042] 結(jié)合附圖和本發(fā)明具體實(shí)施方式的描述，能夠更加清楚地了解本發(fā)明的細(xì)節(jié)。但是，在此描述的本發(fā)明的具體實(shí)施方式，僅用于解釋本發(fā)明的目的，而不能以任何方式理解成是對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的教導(dǎo)下，技術(shù)人員可以構(gòu)想基于本發(fā)明的任意可能的
變形，這些都應(yīng)被視為屬于本發(fā)明的范圍。
[0043] 參照?qǐng)D2所示，本發(fā)明中采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法包括以下步驟：
[0044] (A)、對(duì)牙輪鉆頭的鉆壓以及牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣；
[0045] (B)、響應(yīng)所述牙輪鉆頭的鉆壓以及牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速計(jì)算所述牙輪鉆頭的鉆井速度；
[0046] (C)、響應(yīng)所述牙輪鉆頭的鉆井速度計(jì)算規(guī)定鉆井時(shí)間；
[0047] (D)、判斷所述的鉆井時(shí)間是否達(dá)到規(guī)定鉆井時(shí)間；
[0048] (E)、當(dāng)所述的鉆井時(shí)間到達(dá)規(guī)定鉆井時(shí)間時(shí)即發(fā)出終止牙輪鉆頭信號(hào)。
[0049] 在步驟(A)中，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)牙輪鉆頭的鉆壓進(jìn)行采樣，并在牙輪鉆頭上安置傳感器以對(duì)牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣。
[0050] 參照?qǐng)D3所示，在步驟(B)中還包括以下步驟：
[0051] (B1)、根據(jù)巖石力學(xué)得到單一牙齒侵入巖石的深度；
[0052] (B2)、根據(jù)單一牙齒侵入巖石切削的深度體積得到單位時(shí)間內(nèi)單一牙齒形成的破碎坑體積；
[0053] (B3)、根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)單一牙齒形成的破碎坑體積、多齒之間的相互影響系數(shù)以及地層可鉆性級(jí)值得到牙輪鉆頭的鉆井速度。
[0054] 具體的，在步驟(B1)中：參照?qǐng)D4所示，單一牙齒侵入巖石的深度為h，根據(jù)巖石學(xué)通過(guò)鉆壓、巖石的內(nèi)聚力、鉆頭牙齒尖角、內(nèi)摩擦角以及剪切破壞面與井底平面夾角得到公式一：
[0055] …………………………………………(公式一)，
[0056] 其中F為鉆壓，單位：N(
牛)；C為巖石的內(nèi)聚力，單位：N(牛)；θ為鉆頭牙齒尖角，單位：°(度)；為內(nèi)摩擦角，單位：°(度)； 為剪切破壞面與井底平面夾角，單位：°(度)。其中F在鉆井現(xiàn)場(chǎng)得到的，C、θ、 φ通過(guò)取出巖心后在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量得到。
[0057] 在步驟(B2)中，根據(jù)單一牙齒侵入巖石切削的深度體積得到單位時(shí)間內(nèi)單一牙齒形成的破碎坑體積，得到單一牙齒形成的破碎坑體積V即公式二，
[0058] ……………………………………………(公式二)，
[0059] ……………………………………………………………(公式三)，
[0060] 在公式二中，破碎坑的半長(zhǎng)X由公式三得出并代入公式二，
[0061] 其中X為破碎坑的半長(zhǎng)，單位：mm(毫米)；L為鉆頭牙齒嵌入坑的寬度，單位：mm(毫米)，L可以實(shí)驗(yàn)室測(cè)量得到。
[0062] 在步驟(B3)中，根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)單一牙齒形成的破碎坑體積、多齒之間的相互影響系數(shù)以及地層可鉆性級(jí)值得到牙輪鉆頭的鉆井速度v，其中：
[0063] ……………………………………………………………(公式四)，
[0064] 在公式四中，S、m、n分別代表了牙齒數(shù)、牙齒系數(shù)和轉(zhuǎn)速，這三個(gè)參數(shù)需要相乘。πd2代表了牙輪鉆頭鉆開井眼的面積，需要用破巖的體積除以面積得到。9E是經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，在計(jì)算過(guò)程中做為分母。
[0065] 將公式一、公式二、公式三代入公式四得到公式五：
[0066] …………………………(公式五)，
[0067] 其中S為多齒之間的相互影響系數(shù)，該值由試驗(yàn)得出，S是個(gè)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)，S的大致范圍見(jiàn)下表1：
[0068]牙齒數(shù) 0-4 4-7 7-10 11-16 16-19
S值 1.1-1.15 1.15-1.20 1.20-1.23 1.23-1.26 1.26-1.28
[0069] 表1
[0070] E為地層可鉆性級(jí)值。巖石的可鉆性，是指鉆進(jìn)時(shí)巖石抵抗壓力和破碎的能力；也表示進(jìn)尺效率的高低。因此，巖石的可鉆性是巖石各種特性的綜合，是衡量巖石鉆進(jìn)難易程度的主要指標(biāo)。一般用單位時(shí)間的進(jìn)尺數(shù)來(lái)表示可鉆性的高低。按照這個(gè)分級(jí)方法，常把巖石的可鉆性，劃分為十二個(gè)等級(jí)。地層可鉆性是地層的本身屬性，每一種地層、每一
塊巖石的可鉆性只能是一個(gè)值。在本發(fā)明中地層可鉆性值由
地震電測(cè)資料算出來(lái)的，相對(duì)準(zhǔn)確。
[0071] 一級(jí)：松散土：松軟疏散的---代表性巖石為：次生黃土、次生紅土、松軟不含碎石及角礫的
砂土、
硅藻土、不含
植物根的
泥炭質(zhì)腐殖層。一級(jí)可鉆性值一般為7.50 m/h左右。
[0072] 二級(jí)：較軟松散巖，代表性巖石為：黃土層、紅土層、松軟的泥炭層、含10％-20％礫石、碎石的黏土質(zhì)和砂土質(zhì)、松軟的
高嶺土類、含植物根的腐殖層。二級(jí)可鉆性值為4.00 m/h左右。
[0073] 三級(jí)：軟巖，代表性巖石為：強(qiáng)
風(fēng)化
頁(yè)巖、板巖、千枚巖和片巖，輕微膠結(jié)的砂層，含20％礫石、碎石的砂土，含20％礓結(jié)石的黃土層，
石膏質(zhì)土層，泥灰?guī)r，滑石片巖、貝殼
石灰?guī)r、
褐煤、
煙煤。三級(jí)可鉆性值為2.45m/h左右。
[0074] 四級(jí)：稍軟巖，代表性巖石為：頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、
油頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖、
鈣質(zhì)頁(yè)巖、砂頁(yè)巖互層，較致密的泥灰?guī)r、泥質(zhì)
砂巖。塊狀石灰?guī)r、白
云巖、強(qiáng)風(fēng)化的橄欖巖、純橄欖巖、蛇紋巖和磷灰?guī)r、中等硬度
煤層、
巖鹽、結(jié)晶石膏、高嶺土層、火山泥灰?guī)r、凍結(jié)的含水砂層。四級(jí)可鉆性值為1.60m/h左右。
[0075] 五級(jí)：稍硬巖，代表性巖石為：卵石、碎石及
礫石層、崩級(jí)層、泥質(zhì)板巖，絹云母綠泥石板巖、千枚巖和片巖、細(xì)粒結(jié)晶灰?guī)r、大理石、較松軟的砂巖、蛇紋巖、純橄欖巖、風(fēng)化的角閃石斑巖和粗面巖、硬煙煤、
無(wú)煙煤、凍結(jié)的粗粒砂、礫層、凍土層。五級(jí)可鉆性值為1.15m/h左右。
[0076] 六級(jí)-七級(jí)：中硬巖，代表性巖石為：綠泥石、云母、絹云母板巖、千枚巖、片巖、輕微硅化的灰?guī)r、方解石、綠簾石、鈣質(zhì)膠結(jié)的礫巖，
長(zhǎng)石砂巖、
石英砂巖、石英粗面巖、角閃石斑巖。透輝石巖、輝長(zhǎng)巖、凍結(jié)的礫石層。六級(jí)-七級(jí)可鉆性值為0.82m/h左右。
[0077] 石英、角閃石、云母、赤
鐵礦化板巖、千枚巖、片巖，微硅化的板巖、千枚巖、片巖、長(zhǎng)石石英砂巖、石英二長(zhǎng)巖，微片巖化的鈉長(zhǎng)石斑巖，粗面巖，角閃石斑巖，礫石、碎石層，微風(fēng)化的粗粒
花崗巖、正長(zhǎng)巖、斑巖、輝長(zhǎng)巖及其他
火成巖，硅質(zhì)灰?guī)r，燧石灰?guī)r等。六級(jí)-七級(jí)可鉆性值為0.57m/h左右。
[0078] 八級(jí)--九級(jí):硬巖，代表性巖石為:硅化絹云母板巖、千枚巖、片巖、片麻巖、綠簾石巖，含石英的
碳酸巖石，含石英重晶石巖石，含
磁鐵礦和赤鐵礦的石英巖，鈣質(zhì)膠結(jié)的礫巖，
玄武巖，輝綠巖，安山巖，輝石巖，石英安山斑巖，中粒結(jié)晶的鈉長(zhǎng)斑巖和角閃石斑巖，細(xì)粒硅質(zhì)膠結(jié)的石英砂巖和長(zhǎng)石砂巖，含大塊燧石灰?guī)r，輕微風(fēng)化的花崗巖、花崗片麻巖、偉晶巖、閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖等。八級(jí)--九級(jí)可鉆性值為0.38m/h左右。
[0079] 高硅化的板巖、千枚巖、灰?guī)r、砂巖；粗粒的花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、花崗片麻巖、正長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖、粗面巖；微風(fēng)化的：石英粗面巖、偉晶花崗巖、灰?guī)r、硅化的凝灰?guī)r、角頁(yè)巖化凝灰?guī)r、細(xì)粒石英巖、石英質(zhì)磷灰?guī)r、偉晶巖八級(jí)--九級(jí)可鉆性值為0.25m/h左右。
[0080] 十級(jí)--十一級(jí)：堅(jiān)硬巖，代表性巖石為：細(xì)粒的花崗巖，花崗閃長(zhǎng)巖，花崗片麻巖，流紋巖，微晶花崗巖，石英粗面巖，石英鈉長(zhǎng)斑巖，堅(jiān)硬的石英偉晶巖，燧石巖。十級(jí)--十一級(jí)可鉆性值為0.15m/h左右。
[0081] 剛玉巖，石英巖，碧玉巖，塊狀石英，最堅(jiān)硬的鐵質(zhì)角頁(yè)巖，碧玉質(zhì)的硅化板巖，燧石巖?？摄@性值為0.09m/h左右。
[0082] 十二級(jí)：最堅(jiān)硬巖，代表性巖石為：未風(fēng)化極致密的石英巖、碧玉巖、角頁(yè)巖、純鈉輝石剛玉巖，石英，燧石，碧玉。十二級(jí)可鉆性值為0.045m/h左右。
[0083] m為某一時(shí)刻牙輪鉆頭每一個(gè)牙齒與井底接觸到的牙齒數(shù)，單位：個(gè)。一般每個(gè)牙輪鉆頭有3個(gè)巴掌，一般每個(gè)牙輪鉆頭接觸的牙齒數(shù)為約3-5只。
[0084] n為牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速，單位：r/min(圈數(shù)/分)。該值是通過(guò)安裝在鉆頭或鉆具上的傳感器測(cè)算得到的。
[0085] 經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，當(dāng)?shù)貙哟笥?000m時(shí)，牙輪鉆頭的自身特征對(duì)鉆井速度的影響逐漸增加，到4000m以上的深井，牙輪鉆頭的形狀的影響成為了鉆井速度的關(guān)鍵因素之一。本發(fā)明的在對(duì)鉆井速度預(yù)測(cè)中不僅考慮了地層的內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角、及巖石可鉆性等地質(zhì)因素，還充分考慮了牙輪鉆頭的牙齒形狀、牙齒數(shù)量對(duì)地層的影響。因此本發(fā)明能夠更精確預(yù)測(cè)鉆井速度。
[0086] 以大慶某深層油田，鉆井深度達(dá)到4500m，該井采用江漢鉆頭廠的HJT617GH,該井巖石特征和鉆頭主要技術(shù)參數(shù)如下：S為0.93；E為5-10,平均7.41；m為14-16；n為40-80r/min；d為215.9mm；F為80KN；C為9.7MPa；為2.7°；θ為18°；為25°。
[0087] 影響鉆井速度的兩個(gè)關(guān)鍵因素是鉆頭轉(zhuǎn)速和鉆壓。因此需要用這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行分類對(duì)比。采用本發(fā)明中的方法與常用的方法進(jìn)行如下對(duì)比。
[0088] 1、鉆頭的速度變化與鉆井速度的關(guān)系如下表2：
[0089]
[0090] 表2
[0091] 2、牙輪鉆頭的鉆壓變化與鉆井速度的關(guān)系
[0092]
[0093]
[0094] 表3
[0095] 綜上所述，在深部地層鉆速度預(yù)測(cè)中，本發(fā)明的方法的誤差較小，預(yù)測(cè)較為準(zhǔn)確。
[0096] 在步驟(C)中，當(dāng)獲得牙輪鉆頭的鉆井速度后，根據(jù)巖石的地層屬性得到相應(yīng)的規(guī)定鉆井時(shí)間。巖石的地層屬性包括該巖石的各個(gè)地層、每個(gè)地層的厚度等。將每個(gè)地層需要鉆探的時(shí)間進(jìn)行
疊加即得到規(guī)定鉆井時(shí)間。
[0097] 在步驟(D)中，判斷所述的鉆井時(shí)間是否達(dá)到規(guī)定鉆井時(shí)間。
[0098] 在步驟(E)中，當(dāng)所述的鉆井時(shí)間到達(dá)規(guī)定鉆井時(shí)間時(shí)即發(fā)出終止牙輪鉆頭信號(hào)。當(dāng)鉆井時(shí)間并未達(dá)到規(guī)定鉆井時(shí)間時(shí)，不發(fā)出牙輪鉆頭信號(hào)以保持牙輪鉆頭正常工作。
[0099] 本發(fā)明中的控制方法能夠?qū)︺@井速度進(jìn)行精確計(jì)算，因而能夠精確估計(jì)鉆井時(shí)間，并通過(guò)鉆井時(shí)間對(duì)牙輪鉆頭進(jìn)行精確控制，在石油開采順利的情況下，既不會(huì)對(duì)牙輪鉆頭造成浪費(fèi)，也不會(huì)影響牙輪鉆頭的壽命。
[0100] 上述計(jì)算步驟可以通過(guò)計(jì)算機(jī)
軟件實(shí)現(xiàn)，而采樣等操作可以通過(guò)諸如傳感器等采樣設(shè)備實(shí)現(xiàn)。
[0101] 參照?qǐng)D5所示，本發(fā)明還公開了一種采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井的控制方法的控制系統(tǒng)，其特征在于，它包括：
[0102] 用于對(duì)牙輪鉆頭的鉆壓以及牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣的采樣單元46；
[0103] 用于響應(yīng)所述牙輪鉆頭的鉆壓以及牙輪鉆頭的轉(zhuǎn)速計(jì)算所述牙輪鉆頭的鉆井速度的第一計(jì)算單元41；
[0104] 用于響應(yīng)所述牙輪鉆頭的鉆井速度計(jì)算規(guī)定鉆井時(shí)間的第二計(jì)算單元42；
[0105] 用于判斷所述的鉆井時(shí)間是否達(dá)到規(guī)定鉆井時(shí)間的比較單元47；
[0106] 用于當(dāng)所述的鉆井時(shí)間到達(dá)規(guī)定鉆井時(shí)間時(shí)即發(fā)出終止牙輪鉆頭信號(hào)的輸出單元48。
[0107] 參照?qǐng)D6所示，其中，所述第一計(jì)算單元41包括：
[0108] 用于根據(jù)巖石力學(xué)得到單一牙齒侵入巖石的深度的第三計(jì)算單元43；
[0109] 用于根據(jù)單一牙齒侵入巖石切削的深度體積得到單位時(shí)間內(nèi)單一牙齒形成的破碎坑體積的第四計(jì)算單元44；
[0110] 用于根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)單一牙齒形成的破碎坑體積、多齒之間的相互影響系數(shù)以及地層可鉆性級(jí)值得到牙輪鉆頭的預(yù)測(cè)鉆井速度的第五計(jì)算單元45。
[0111] 上述計(jì)算單元、比較單元、輸出單元等可為計(jì)算機(jī)、處理器、
單片機(jī)等具有
數(shù)據(jù)處理功能的
硬件或軟件組成。
[0112] 本
說(shuō)明書中的各個(gè)
實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可。
[0113] 上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
