[发明专利]一种适用于液压钻机的钻机工作状态自动识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于液压钻机的钻机工作状态自动识别方法，属于油气勘探开发钻井、录井技术领域。

背景技术

在油气勘探开发领域的钻井过程中，工程技术人员需要及时准确的测量钻达井深、掌握钻遇层位、了解钻机的工作状态，目前，主要依靠现场的自动化测量仪器来完成，主要有综合录井仪、钻井参数仪等。这些测量设备进行钻井工作状态的识别方法是通过绞车传感器测量钻机大钩位移，悬重传感器测量钻机大钩载荷，泵冲传感器测量泵冲速来综合计算和判断钻井状态。井深的计算依赖于钻进状态，对于常规钻机，钻具底部钻头接触井底前后的载荷变化值即为施加于钻头的钻压。但对于液压钻机，是通过液压驱动的动力头实现大钩连接钻具的功能；在液压钻机作业时，施加于钻具的力不但有动力头的作用，还有附加的下压力作用，此时仅通过载荷的变化已不足以识别钻机的工作状态。

专利200410004274.4《一种井底深度与井眼轨迹自动跟踪方法及装置》描述了利用钻机大钩载荷和位置高度的传感器、根据大钩载荷的变化确定带有钻头的钻柱是否被大钩悬起，根据大钩位置高度变化确定钻柱及钻头的移动距离及移动方向,实现钻头深度自动跟踪的方法，但该方法仅能测量钻头的深度，无法判断是否是钻进状态，而只有在钻进状态下，钻头的深度才能代表钻井井深。

专利200920213601.5《一种简易录井仪》、201010225677.7《钻时录井仪》，均描述了利用绞车传感器、泥浆传感器、悬重传感器信号进行钻机工作状态识别，计算井深、钻速的方法，但这些方法仅适用于常规钻机，而不适用于液压钻机。

专利201110329031.8《煤矿用全液压钻机钻孔深度行程综合检测方法》和 201210285031.7《 煤矿井下钻孔深度实时检测装置及检测方法》描述了煤矿用液压钻机，通过测量动力头位移和传动油压，进行钻机过程状态识别和钻孔深度测量，但该方法不适用于油气勘探开发所用液压钻机。 

目前油气勘探开发所用液压钻机作业，仍是采用原石油钻井的钻机工作状态识别方法，从而不可避免的造成自动状态识别过程中的误差，进而影响井深、钻速等参数的计算准确性。

发明内容

本发明提供一种适用于液压钻机的钻机工作状态自动识别方法，既适用于常规钻机，又适用于液压钻机，能准确识别液压钻机的工作状态，能解决常规方法在重、轻载大钩负荷差异不大的情况下状态判断不准的问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种适用于液压钻机的钻机工作状态自动识别方法，该自动识别方法包含以下步骤：

步骤1、按照常规方法在液压钻机的相应位置上安装测量大钩载荷的悬重传感器、测量大钩位移的绞车传感器、测量钻井液流量的泵冲传感器；

步骤2、在液压钻机的下压力表连接油路中，串联一个三通接头，接入测量下压力的压力传感器；

步骤3、常规信号接收处理模块接收悬重传感器测量的大钩载荷值、绞车传感器测量的大钩位移值、泵冲传感器测量的钻井液流量值、压力传感器测量的下压力值；

步骤4、设置大钩载荷门限值、下压力门限值、井底上空门限值、钻井液流量门限值、钻压门限值；

大钩载荷门限值：根据钻井现场实际状况设置该值为100kN～300kN；

下压力门限值：根据钻井现场实际状况设置该值为5kN～20kN；

井底上空门限值：根据钻井现场实际状况设置该值为0.05m～0.15m；

钻井液流量门限值：根据钻井现场实际状况设置该值为8l/s～15l/s；

钻压门限值：根据钻井现场实际状况设置该值为4kN～15kN；

步骤5、根据判断依据进行钻机状态自动识别；

如果大钩载荷值≥大钩载荷门限值，或下压力值≥下压力门限值，则钻机为重载状态，进行步骤7；

如果大钩载荷值<大钩载荷门限值，且下压力值<下压力门限值，则钻机为轻载状态，进行步骤7；

如果重载，且井底上空值<井底上空门限值，且钻压值+下压力值>钻压门限值，且钻井液流量值>钻井液流量门限值，则钻机为钻进状态，进行步骤6；

如果重载，且开泵，则钻机为循环状态，进行步骤7；

如果重载，且井底上空值≥井底上空门限值，则钻机为提离井底状态，进行步骤7；

如果重载，且井底上空值<井底上空门限值，则钻机为在井底状态，进行步骤7；

如果重载转换为轻载，则钻机为坐卡状态，进行步骤7；

步骤6、计算井深和钻速；