申請?zhí)枺?01410001739

　　申請人：中國石油大學(北京)

　　摘要：本發(fā)明涉及一種PDC鉆頭各向異性評價方法，該方法通過反演方式得到作為常量的鉆頭各向異性系數(shù)，而后通過所得到的鉆頭各向異性系數(shù)和不同鉆頭的鉆頭結構參數(shù)確定不同鉆頭的鉆頭各項異性指數(shù)，從而完成對PDC鉆頭各向異性的評價。該方法實現(xiàn)了PDC鉆頭各向異性的定量評估，并且克服了室內試驗工作量大、試驗條件高、通用性差的缺點。

　　獨立權利要求：1.一種PDC鉆頭各向異性評價方法，所述方法包括如下步驟：

　　1)通過參數(shù)反演法確定鉆頭各向異性系數(shù)Kb：所述參數(shù)反演法包括以下步驟：(a)給定Kb初值和迭代精度ε；(b)將Kb值帶入目標函數(shù)Ei中得到計算結果；(c)如果計算結果的絕對值|Ei|滿足迭代精度，反演結束，輸出此時的Kb值；(d)如果計算結果的絕對值|Ei|不滿足迭代精度，采用二分法調整Kb值，重新執(zhí)行步驟(b)直至滿足迭代精度要求；(e)輸出Kb值；所述目標函數(shù)Ei為：Ei=fαi-Fαi(Kb)其中：fαi為第i個測點處的鉆頭井斜力，kN；Fαi為第i個測點處的地層變井斜力，kN；Ei表示鉆頭井斜力與地層變井斜力之間的差值；其中，所述地層變井斜力的計算公式1為：Fα=M1N1+M2N2+M3N3-M1N3-M2N5-M3N6WOB,其中：N1=θx2(Ib+θy2)+(θy2+1)2N2=(Ib-θx2-θy2-2)θxθyN3=(Ib-1)θxN4=θy2(Ib+θx2)+(θx2+1)2N5=(Ib-1)θyN6=Ib+θx2+θy2,其中：，α為井斜角，°；β為地層傾角，°；WOB為鉆頭鉆壓，kN；Ir為地層各向異性指數(shù)；為井眼方位與地層下傾方位的差，°；Ib為鉆頭各向異性指數(shù)；θx、θy為鉆頭轉角在井底坐標系下XdOZd平面和YdOZd平面上的投影角，°，所述鉆頭各向異性指數(shù)Ib的計算公式2為：Ib=Kb8D2tan(ωc+θf)(C2+D216-1+G2+D216-1)tan2(ωc+θf)4(C+G)2+(G-C)2+4(SfAG2+SfPG2)π2(1+tan2θf),其中：D為鉆頭直徑，mm；C為內錐深度，mm，G為外錐高度，mm；ωc為切削齒后傾角，°；θf為鉆頭與巖石間的摩擦角，°；SfAG為主動保徑上每個切削齒平均摩擦面積總和，mm2；SfPG為由保徑塊表面粗糙度、鑲嵌于保徑塊的碳化物或者金剛石類型、保徑長度LPG共同決定的摩擦面積，mm2；

　　2)獲取不同PDC鉆頭的結構參數(shù)：所述結構參數(shù)包括：鉆頭直徑D，mm；內錐深度C，mm，外錐高G度，mm；切削齒后傾角ωc，°；鉆頭與巖石間的摩擦角θf，°；主動保徑上每個切削齒平均摩擦面積總和SfAG，mm2；由保徑塊表面粗糙度、鑲嵌于保徑塊的碳化物或者金剛石類型、保徑長度LPG共同決定的摩擦面積SfPG，mm2；

　　3)將輸出的所述Kb值和所述不同PDC鉆頭的結構參數(shù)分別代入所述計算公式2中，確定不同PDC鉆頭的鉆頭各項異性指數(shù)Ib。