一种用于选择井底钻具组件的方法，包括对第一井底钻具组件执行第一动态仿真，对该第一井底钻具组件执行至少第二动态仿真，其中所述至少第二动态仿真包括与第一动态仿真不同的约束，并且输出所述第一动态仿真和第二动态仿真的结果，其中所述结果包括表示性能的至少一个输出，所述性能为沿井底钻具组件的位置的函数。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 相关申请的交叉引用 本申请要求2013年4月12日提交的美国临时申请第61/811507号的权益，其全 部内容通过参引方式纳入本文。
技术介绍
图1示出了传统的用于钻探地层的钻井系统的一个例子。所述钻井系统包括钻机 10,该钻机10用于转动下深至井眼14中的钻具组件12。钻具组件12包括钻柱16,和附接 至钻柱16的末端的井底钻具组件（BHA) 18。钻柱的"末端"是离钻机最远的一端。 钻柱16包括通过钻杆接头16b端对端连接的许多节钻杆16a。钻柱16用于传送 钻井液（通过其中间空心），并用于将来自钻机10的转动动力传递到BHA18。在一些情况 下，钻柱16还包括附加的部件，例如接头、短节等。 BHA18包括至少一钻头20。BHA还可以包括连接于钻柱16和钻头20之间的附加 的部件。附加的BHA部件的例子包括钻铤、扶正器、随钻测量（MWD)工具、随钻测井（LWD) 工具、接头、扩径设备（例如，扩孔器和扩眼器）、震击器、加速度仪、推进器、井下马达和旋 转导向系统。 通常，钻具组件12可以包括其它钻井部件与附件，例如诸如方钻杆旋塞、防喷器 和安全阀的专用阀。BHA18中的钻头20可以是适于钻探地层的任意类型的钻头。用于钻 探地层的两种通常类型的钻头是固定切削刃（或固定头）钻头与牙轮钻头。图2示出了固 定切削刃钻头的一个例子。图3示出了牙轮钻头的一个例子。 参考图2,固定切削刃钻头（也称为刮刀钻头）21具有钻头本体22,其在一端24 具有螺纹连接并在另一端形成有切削头26。固定切削刃钻头21的切削头26包括绕钻头的 旋转轴线布置并从钻头本体22径向向外延伸的多个肋或刀体28。切削元件29嵌入凸起的 肋28中以随着钻头在井眼的底面上旋转切削地层。固定切削刃钻头的切削元件29包括多 晶金刚石复合片（roc)或者专门制造的金刚石切削刃。这些钻头也称为PDC钻头。 参考图3,牙轮钻头30包括钻头本体32,其在一端34具有螺纹连接并具有从另一 端延伸的一个或多个腿。牙轮36安装于每条腿上，并能相对于钻头本体32旋转。在钻头 30的每个牙轮36上有在该牙轮36的表面上成排布置的多个切削元件38,其接触并切断该 钻头碰触到的地层。牙轮钻头30被设计为使得当钻头旋转时，牙轮钻头30的牙轮36在井 眼的底面（称为"井底"）上滚动，并且该切削元件38削刮并压碎其下面的地层。在一些情 况下，在牙轮钻头30上的切削元件38包括形成于牙轮36的表面上的铣成钢牙。在其它情 况下，切削元件38包括嵌入牙轮中的镶体。这些镶体是碳化钨镶体或多晶金刚石复合片。 在一些情况下，在切削元件和/或牙轮的表面上涂覆表面堆焊硬合金，以改善切削构件的 耐磨性。 对于用于钻穿地层的钻头20,必须向钻头20施加充足的转矩和轴向力，以使钻头 20的切削元件随着钻头的旋转而切开和/或压碎地层。施加到钻头20上的轴向力被称作 "钻压"（W0B)。在钻机10处（通常由转盘或顶部驱动机构）施加到钻具组件12上来转动 该钻具组件12的转矩被称作"旋转扭矩"。转盘旋转所述钻具组件12的速度（以每分钟转 数（RPM)测量）被称作"转速"。此外，钻具组件被钻机10的悬挂机构（或大钩）支撑的一 部分重量通常被称作大钩载荷。 在钻井过程中，实际W0B不是恒定的。施加到钻头上的力的一些波动可能是由于 钻头与具有更硬或更软部分的地层接触时，其不均衡的破裂引起的。然而，在大多数情况 下，W0B中大部分的波动可以归因于钻具组件的振动。钻具组件在长度上可以延伸大于一 英里，而在直径上小于一英尺。因此，这些组件沿其长度是相对柔性的，并且当由转盘旋转 地驱动时可能发生振动。钻具组件振动还可能源自钻头在钻井过程中的振动。对于钻具组 件可能有许多模式的振动。通常，钻具组件可能经历扭转、轴向和横向振动。尽管由于钻井 液的粘度、钻杆与井眼壁之间摩擦的摩擦力、钻探地层时被吸收的能量以及钻具组件与井 眼壁间的冲击可以致使部分振动衰减，但是这些来源的衰减通常并不足以完全抑制振动。 在处理定向井时这些问题会变得更加显著。定向钻井涉及某些技术术语，将其提 出作为背景信息。"造斜率"是井斜角在标准化长度上的正变化（例如，3° /100英尺）。井 斜角的负变化应该是"降斜率"。 大半径水平井的特征是造斜率在2至6° /100英尺，这分别产生3000至1000英 尺的半径。通常使用传统的定向钻井工具来钻探该轮廓，并已经钻探出了多达8000英尺的 横截面。 中半径水平井具有6至35° /100英尺的造斜率，分别具有1000至160英尺的半 径，横截面多达8000英尺。已经使用专门的井下泥浆马达和传统的钻柱部件钻探了这些 井。已经设计了双弯头组件以多达35° /100英尺的速率造斜。通常使用传统的导向马达 组件来钻探该横截面。 在实际中，如果井底钻具组件（BHA)不能始终旋转通过造斜段，则该井被分入中 半径井。在中半径井的上端，钻探最大造斜率受限于美国石油学会标准管材的弯曲和扭转 限制。更小的钻孔和更柔性的管材具有更高的可允许的最大狗腿严重度（DLS)。狗腿严重 度是测量井斜角变化量和/或钻孔方位角的，其通常被表示为每30米或每10米路线长度 的度数。小半径水平井具有5至10° /3英尺的造斜率（1.5至3° /英尺），其分别等同于 40至20英尺的半径。横截面的长度在200至900英尺之间变化。使用专门的钻具和技术 来钻探小半径井。这种情况最常见的是作为从任意已有井的重入来钻探。用于获得所需要的测量值来计算及绘制3D井眼轨迹的方法被称作定向测量。沿 着所述井眼轨迹在多个位置测量三个参数一一MD、井斜角和钻孔方向。MD是从地面位置 测量的、钻探到沿着井眼的任意位置的或钻探到总深度的孔的实际深度。井斜角是以度数 测量的、井眼或测量仪器轴线偏离真正垂线的角度。井斜角是0°表示真正竖直，井斜角是 90°表示水平。 钻孔方向是以度数测量的、井眼或测量仪器轴线的水平分量与已知指北参考的角 度。该参考是真北、磁北或格网北，并按照惯例顺时针测量。钻孔方向以度数测量，并以方 位角（0至360° )或象限（NE，SE，SW，NW)形式表示。
技术实现思路
-方面，本专利技术公开了一种用于选择井底钻具组件的方法，包括选择钻井标准；对 具有至少一个钻头、测量传感器和扶正器的第一井底钻具组件执行动态仿真；输出预测所 述第一井底钻具组件的性能的结果，该结果表示测量传感器的测量质量。另一方面，本专利技术公开了一种用于选择井底钻具组件的方法，包括对第一井底钻 具组件执行第一动态仿真；对所述第一井底钻具组件执行至少第二动态仿真，其中所述至 少第二动态仿真包括与所述第一动态仿真不同的约束；以及输出所述第一动态仿真及所述 第二动态仿真的结果，其中所述结果包括表示性能的至少一个输出，所述性能为沿井底钻 具组件的位置的函数。 另一方面，本专利技术公开了一种用于选择井底钻具组件（BHA)的系统，包括：具有计 算处理器的计算装置，所述计算处理器执行指令以执行：对包括至少一个钻头、测量传感器 和扶正器的第一BHA执行第一仿真，所述第一仿真生成第一组性能数据，并且所述计算装 置包括运行于所述计算处理器上的图形用户界面，执行以下功能：输入所选择的钻井标本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于选择井底钻具组件的方法，包括：选择钻井标准；对包括至少一个钻头、测量传感器和扶正器的第一井底钻具组件执行动态仿真；输出预测所述第一井底钻具组件的性能的结果，所述结果表示所述测量传感器的测量质量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：W·陈，Y·董，R·哈默，Y·沈，S·黄，
申请(专利权)人：史密斯国际有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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