一种钻井法凿井更换滚刀时机评估方法

1.一种钻井法凿井更换滚刀时机评估方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，基于现场地质勘探结果计算岩石磨蚀性，步骤2，分析出渣口岩渣颗粒几何参数，所述步骤2中，具体包括：通过逐渐缩小的椭圆包裹岩渣颗粒，直至椭圆与岩渣颗粒外接，得到拟合椭圆，测量拟合椭圆的长轴、短轴分别为L 1 、L 2 ，据此得到岩渣椭圆度参数E p 如公式(3)所示，使用拟合方法构建与识别颗粒面积S相同的圆，得到颗粒等效圆，通过公式(4)计算到等效圆直径R，颗粒面积S与等效圆直径R可用于评估颗粒尺寸，圆度C i 定义式如公式(5)所示，C i 值越接近于1，证明颗粒越接近圆形，相反C i 值越接近0，颗粒越细长，公式(5)中C为颗粒周长，为表征岩渣颗粒大小分布规律，以颗粒等效圆直径为筛选对象，构造以自然常数e为底数的类指数函数作为分布函数描述岩渣粒径分布，函数表达式为：公式(6)中： 为累积通过率； 为颗粒等效圆直径，单位为cm；P 1 为累计通过率最大值，D t 为颗粒最小粒径，同一组岩渣识别数据中，二者为定值，为得到更优拟合效果，将二者设置为拟合参数之一；定义k/B t 为岩渣颗粒的均匀系数UC，UC值越小表明岩渣尺寸分布越均匀，步骤3，将滚刀磨耗程度分级并建立磨损指标，步骤4，量化岩渣参数与滚刀磨损指标间的相关性，步骤5，使用拟合方法建立岩石磨蚀性、岩渣颗粒几何参数与滚刀磨损指标间的关系，结合对滚刀磨损指标设定的阈值评价是否换刀，对于岩石磨蚀性相关指标，选取岩石磨蚀性指数RAI为磨损预测模型的一个拟合自变量，选取岩渣圆度分布的箱宽BW、大颗粒占比POP、均匀系数UC、岩石磨蚀性指数RAI为自变量，以单刀平均磨损指标 磨损均匀性指标σ w 为因变量，进行多元非线性方程回归。 2.根据权利要求1所述的钻井法凿井更换滚刀时机评估方法，其特征在于，所述步骤1中，岩石磨蚀性通过以下方法计算：通过薄片分析计算等效石英含量EQC：公式(1)中：V i 为第i种矿物在该岩石中的质量百分比；R i 为第i种矿物的洛氏硬度与石英的比值；m为矿物种类，结合岩石单轴抗压强度得到岩石磨蚀性指数RAI为：RAI＝EQC·UCS                                (2)公式(2)中：UCS为岩石单轴抗压强度，单位为MPa。 3.根据权利要求1所述的钻井法凿井更换滚刀时机评估方法，其特征在于，在步骤3中，将滚刀磨耗程度分为5级，依次为轻微磨损w 1 、一般磨损w 2 、中度磨损w 3 、严重磨损w 4 、完全失效w 5 。 4.根据权利要求3所述的钻井法凿井更换滚刀时机评估方法，其特征在于，在步骤3中，滚刀表面耐磨焊层未磨损殆尽的滚压磨损，磨损斜长为(0,5mm]，通过现场检查刀轴状态，定义为轻微磨损w 1 ，可继续使用，滚刀表面耐磨焊层磨损殆尽的倾斜摩擦磨损，根据磨损斜长分别在(5mm,10mm]、(10mm,15mm]、(15mm,20mm]三个区间，将磨耗程度分别定义为w 2 、w 3 、w 4 ，不规则磨损、平面摩擦磨损刀齿顶端形成磨损台阶，据磨损斜长分别在(5mm,10mm]、(10mm,15mm]、(15mm,20mm]三个区间，将磨耗程度分别定义为w 2 、w 3 、w 4 ，根据边刀与刀座磨损斜长分别在(0,5mm]、(5mm,10mm]、(10mm,15mm]、(15mm,20mm]四个区间，将磨耗程度分别定义为w 1 、w 2 、w 3 、w 4 ，断齿与脱壳属于滚刀结构性破坏被定义为完全失效，将磨耗程度定义为w 5 。 5.根据权利要求4所述的钻井法凿井更换滚刀时机评估方法，其特征在于，在步骤3中，单刀平均磨损指标 如公式(7)所示，式中：n为刀盘安装滚刀数量，将单刀平均磨损指标的标准差作为磨损均匀性指标σ w ，表达式如公式(8)所示，单刀平均磨损指标 磨损均匀性指标σ w 作为滚刀磨损预测依据。 6.根据权利要求5所述的钻井法凿井更换滚刀时机评估方法，其特征在于，在步骤4中，采用皮尔逊系数量化岩渣参数与滚刀磨损指标间的相关性，皮尔逊系数计算式如下：公式(9)中：r为皮尔逊系数；X i 、Y i 分别为两变量的值； 分别为两变量的均值，岩渣几何参数与滚刀磨损相关指标的相关性依次为：岩渣颗粒大小分布与滚刀磨损相关指标的相关性＞圆度参数与滚刀磨损相关指标的相关性＞均匀系数与滚刀磨损相关指标的相关性＞椭圆度参数与滚刀磨损相关指标的相关性，其中，岩渣大颗粒占比POP、圆度箱宽BW与单刀平均磨损指标 的相关性较高，均匀系数UC与磨损均匀性指标σ w 的相关性最高，对于岩渣几何参数，选取岩渣大颗粒占比POP、圆度箱宽BW与均匀系数UC作为磨损预测模型的三个拟合自变量。 7.根据权利要求6所述的钻井法凿井更换滚刀时机评估方法，其特征在于，在步骤4中，岩石磨蚀性相关指标与滚刀磨损相关指标的相关性依次为：RAI与滚刀磨损相关指标的相关性＞UCS与滚刀磨损相关指标的相关性＞石英含量与滚刀磨损相关指标的相关性＞EQC＞长石含量与滚刀磨损相关指标的相关性。 8.根据权利要求5所述的钻井法凿井更换滚刀时机评估方法，其特征在于，在步骤5中，不同岩层回归结果如下所示：砂性岩层：泥性岩层：公式(10)-(13)中：α、β分别为单刀平均磨损指标 磨损均匀性指标σ w 的拟合指数，R 2 表示函数拟合的拟合度，R 2 越大拟合精度越高。 9.根据权利要求5所述的钻井法凿井更换滚刀时机评估方法，其特征在于，在步骤5中，结合现场换刀记录，当单刀平均磨损指标 或磨损均匀性指标σ w ≥1时，需要换刀；当单刀平均磨损指标 并且磨损均匀性指标σ w ＜1时，不需要换刀。