申請號：201410001739

　　申請人：中國石油大學(北京)

　　摘要：本發明涉及一種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，而后通過所得到的鉆頭各向異性系數和不同鉆頭的鉆頭結構參數確定不同鉆頭的鉆頭各項異性指數，從而完成對PDC鉆頭各向異性的評價。該方法實現了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)通過參數反演法確定鉆頭各向異性系數Kb：所述參數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；為井眼方位與地層下傾方位的差，°；Ib為鉆頭各向異性指數；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：所述結構參數包括：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Ib。