CN108825204B - 基于随钻工程参数的钻时校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于随钻工程参数的钻时校正方法，包括：利用钻时随着钻井工程参数变化的情况，计算基于钻压和转速的功率指数，通过功率指数得到基于钻压和转速的钻时校正模型，根据钻时校正模型对钻时进行整段校正处理。通过本发明，使钻时与钻压相关性减弱，并增加了与转速变化情况相关的特性，丰富钻时地质工程信息的同时，一定程度上过滤钻压这一关键因素的影响，更为准确的反映钻时因地层变化的那部分特性。

Description

基于随钻工程参数的钻时校正方法
技术领域
本发明涉及一种利用包括但不限于综合录井仪记录的钻井过程中工程参数对钻时(ROP)进行校正处理的方法，属于机电领域石油天然气工业勘探开发技术应用领域。
背景技术
钻时是最重要的地质工程参数之一，能够判断工程异常、地质异常，对于油气储层发现和工程事故预测和检测都有重要意义，但目前由于人工操作和其他地面工程原因，钻压的不稳定不均匀和转速的不平衡，导致钻时出现异常波动和跳跃情况，给储层发现和工程判断造成了较大的影响，本发明利用现有工程技术和设备条件，在不加装其他设备的情况下，通过对包括但不限于录井探头采集的工程参数钻压和转速以及原始钻时，对原始钻时进行校正，钻时等数量级校正的生产需求迫切。
现有技术对钻时的影响因素总结如下:其一，岩性影响，若岩性致密、硬度大,则钻时高;反之,岩性疏松、硬度小,则钻时低;其二，钻压影响:钻压大,则钻时低;钻压小,则钻时高;其三，钻井液性能影响，钻井液密度大,则钻时增加;反之,则钻时减小;其四，钻头类型影响，目前广泛使用的钻头有三牙轮和PDC两种类型,一般来说,使用PDC钻头比使用三牙轮钻头钻进速度快,钻时低(刘宜平，江汉石油职工大学学报，2004.3，第17卷第二期)。
对于上述定义分析的总结可以概括为钻时与地层、钻压、钻井液性能和钻头类型有关。
工程参数通常互相关联、相互影响和作用，如现场经验表明，钻压（WOB）提高，则钻时加快，反之，钻时显著下降，在忽略其他类似影响因素或其他干扰因素难以量化的情形下，可以将一部分作为校正因子引入录井解释，提升工程参数的参与度，丰富录井解释内涵。
现有技术中，中国专利201410744436.1公开了一种钻时的钻压校正处理方法，其存在如下不足：1、轻重烃比值方法计算方式比较简单，在单独深度点对应组分值间进行气测烃相对含量的轻、重组分占全部烃总量的百分比，即轻烃比值、重烃比值，再合并两道进行曲线人工判别，通常，重烃比值上升且轻烃比值下降则可能产油，否则产气或者产水。计算方式仅考虑单个深度点，计算结果包含信息较少。2、完全基于统计特征，非常依赖数据来源，一旦更换数据系列或应用区块则模型失效。且计算出的参数与原参数对比量纲不对应，难以替换和直接应用，只能作为相关指数使用。3、严重依赖统计特征，且表述的内容不够明确，大意是其发明主要建立在一个地质勘探区块资料基础上的统计散点图分析方法，属于线性拟合方法，且相关系数从观测其图版来看应当较低，符合率和应用推广难度较大，不具强泛化特性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种基于随钻工程参数的钻时校正方法。通过本发明，使钻时与钻压相关性减弱，并增加了与转速变化情况相关的特性，丰富钻时地质工程信息的同时，一定程度上过滤钻压这一关键因素的影响，更为准确的反映钻时因地层变化的那部分特性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于随钻工程参数的钻时校正方法，其特征在于：利用钻时随着钻井工程参数变化的情况，计算基于钻压和转速的功率指数，通过功率指数得到基于钻压和转速的钻时校正模型，根据钻时校正模型对钻时进行整段校正处理。
所述方法具体步骤如下：
a、通过钻压和转速计算功率指数；
b、预处理功率指数；
c、功率指数与待校正钻时相乘得到基于钻压和转速的钻时校正模型；
d、根据钻时校正模型对钻时进行整段校正处理。
所述功率指数
Figure DEST_PATH_IMAGE001
通过如下公式计算：
Figure 390890DEST_PATH_IMAGE002
上式中，WOB为钻压， rpm为转速，d为钻头直径。
所述步骤b中，通过如下公式预处理功率指数：
Figure 559703DEST_PATH_IMAGE003
Figure 427165DEST_PATH_IMAGE004
上式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为待校正井段功率指数的平均值，
Figure 605205DEST_PATH_IMAGE006
为待校正井段功率指数的最小值，m为待校正井段数据点。
所述步骤c中，钻时校正模型如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
上式中，
Figure 772881DEST_PATH_IMAGE008
为校正后的等效钻时，ROP为待校正钻时。
采用本发明的优点在于：
一、生产需求大：钻时是最重要的地质工程参数之一，能够判断工程异常、地质异常，对于油气储层发现和工程事故预测和检测都有重要意义，但目前由于人工操作和其他地面工程原因，钻压的不稳定不均匀和转速的不平衡，导致钻时出现异常波动和跳跃情况，给储层发现和工程判断造成了较大的影响，本发明利用现有工程技术和设备条件，在不加装其他设备的情况下，通过对包括但不限于录井探头采集的工程参数钻压和转速以及原始钻时，对原始钻时进行校正，钻时等数量级校正的生产需求迫切。
二、应用效果好：本发明目前能够解决送钻不均匀或者扭矩、转速调整不合理导致的钻压不稳定和转速不平衡现场导致的钻时过快、钻时异常高和钻时突变的问题，有助于现场工程技术人员和地质师在排除工程参数异常的情况下观测、分析和利用钻时。校正操作前，原钻时与钻压高度相关，导致钻时随着钻压异常波动，通过校正处理后，钻时与钻压相关性减弱，并增加了与转速变化情况相关的特性，丰富钻时地质工程信息的同时，一定程度上过滤钻压这一关键因素的影响，更为准确的反映钻时因地层变化的那部分特性。
三、应用前景广：首先，本发明计算简便能够徒手计算，方便现场工程技术和地质师临时手稿应用和分析，其次，本发明具备计算机自动识别的条件，最后该发明具有数据处理和展示功能，方便集成到录井解释系统，可作为录井解释系统的数据校正或预处理前级使用，若有需要可以与综合录井仪厂家合作，集成到数据采集系统实现实时校正与原始钻时同步输出和展示。
四、本发明提出了根据钻压和转速进行钻时校正的方法。现有钻时的钻压校正处理方法（201410744436.1），相对于该方法建立在大量统计数据基础上的统计特征、模型易改动和难以维护的特征，本发明立足于基本物理和工程原理，首次提出将钻压和转速这两项司钻或其他操作人员人为控制的工程参数引入钻时的校正模型，通过平均功率指数这个概念，将三者结合并提出能够适应大部分井况和所有区块、既能服务录井现场解释又能为现场工程决策提供依据的较为全面、实用的技术手段。
五、本发明能够在任何井使用，覆盖面广、部署成本低。在过度送钻、钻压过高导致的钻时工程原因加快、钻压过低导致的异常高钻时和转速过快导致的钻时短期异常等导致地质判断失误和工程风险的因素进行有效的校正。既可作为现场录井划分层位、解释储层和判断工况的参考，也可作为工程技术专业人员检查钻时数据可靠性和基础地质认识的技术手段。
附图说明
图1为本发明应用效果示意图。
具体实施方式
实施例1
一种基于随钻工程参数的钻时校正方法，利用钻时随着钻井工程参数变化的情况，计算基于钻压和转速的功率指数，通过功率指数得到基于钻压和转速的钻时校正模型，根据钻时校正模型对钻时进行整段校正处理。
所述方法具体步骤如下：
a、通过钻压和转速计算功率指数；
b、预处理功率指数；
c、功率指数与待校正钻时相乘得到基于钻压和转速的钻时校正模型；
d、根据钻时校正模型对钻时进行整段校正处理。
所述功率指数
Figure 722383DEST_PATH_IMAGE001
通过如下公式计算：
Figure 608299DEST_PATH_IMAGE002
上式中，WOB为钻压， rpm为转速，d为钻头直径。
所述步骤b中，通过如下公式预处理功率指数：
Figure 265064DEST_PATH_IMAGE003
Figure 693772DEST_PATH_IMAGE004
上式中，
Figure 938808DEST_PATH_IMAGE005
为待校正井段功率指数的平均值，
Figure 452966DEST_PATH_IMAGE006
为待校正井段功率指数的最小值，m为待校正井段数据点。
所述步骤c中，钻时校正模型如下：
Figure 441651DEST_PATH_IMAGE007
上式中，
Figure 193706DEST_PATH_IMAGE008
为校正后的等效钻时，ROP为待校正钻时。
实施例2
本发明系一种基于包括但不限于综合录井仪记录的钻井过程中工程参数对钻时(ROP)进行补偿和校正处理的技术方案，包括以下两方面：（平均）功率指数
Figure 140802DEST_PATH_IMAGE001
（
Figure DEST_PATH_IMAGE009
）、补偿-校正后钻时参数
Figure 204573DEST_PATH_IMAGE010
。
工程参数通常互相关联、相互影响和作用，如现场经验表明，钻压（
Figure 872315DEST_PATH_IMAGE011
）提高，则钻时加快，反之，钻时显著下降，在忽略其他类似影响因素或其他干扰因素难以量化的情形下，可以将一部分作为校正因子引入录井解释，提升工程参数的参与度，丰富录井解释内涵。
（1）功率指数
Figure 869090DEST_PATH_IMAGE001
及平均功率指数
Figure 596874DEST_PATH_IMAGE012
的计算
其中，功率指数
Figure 944679DEST_PATH_IMAGE001
计算方式为：
Figure 150532DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure 267393DEST_PATH_IMAGE013
为钻头直径，单位cm，
Figure 166079DEST_PATH_IMAGE014
为转速，单位r/min，
Figure 726811DEST_PATH_IMAGE015
为钻压
Figure 736356DEST_PATH_IMAGE016
。
Figure 973302DEST_PATH_IMAGE012
为待校正井段功率指数的平均值。
Figure 777310DEST_PATH_IMAGE003
Figure 99707DEST_PATH_IMAGE006
为待校正井段功率指数的最小值
Figure 647363DEST_PATH_IMAGE004
Figure 738816DEST_PATH_IMAGE004
。
（2）校正后钻时参数
Figure DEST_PATH_IMAGE017
计算
设钻压为WOB，转速RPM为rpm，待校正钻时为ROP，钻头直径为d，校正后的等效钻时为
Figure 307200DEST_PATH_IMAGE018
，平均功率指数为
Figure 992260DEST_PATH_IMAGE009
待校正钻时对应井深功率指数为
Figure 468240DEST_PATH_IMAGE001
。
Figure 289566DEST_PATH_IMAGE019
。
如图1所示，在钻压高和转速快的情况下根据本发明运算结果对钻时进行校正去除两者影响。

Claims (3)

1.一种基于随钻工程参数的钻时校正方法，其特征在于：利用钻时随着钻井工程参数变化的情况，计算基于钻压和转速的功率指数，通过功率指数得到基于钻压和转速的钻时校正模型，根据钻时校正模型对钻时进行整段校正处理；
所述方法具体步骤如下：
a、通过钻压和转速计算功率指数；
b、预处理功率指数；
c、功率指数与待校正钻时相乘得到基于钻压和转速的钻时校正模型；
d、根据钻时校正模型对钻时进行整段校正处理；
功率指数P通过如下公式计算：
Figure FDA0003188286570000011
上式中，WOB为钻压，rpm为转速，d为钻头直径。
2.根据权利要求1所述的基于随钻工程参数的钻时校正方法，其特征在于：所述步骤b中，通过如下公式预处理功率指数：
Figure FDA0003188286570000012
Pmin＝min(Pi)
上式中，Pa为待校正井段功率指数的平均值，Pmin为待校正井段功率指数的最小值，m为待校正井段数据点。
3.根据权利要求2所述的基于随钻工程参数的钻时校正方法，其特征在于：所述步骤c中，钻时校正模型如下：
Figure FDA0003188286570000013
上式中，ROPa为校正后的等效钻时，ROP为待校正钻时。
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