[发明专利]一种井底钻头磨损状态随钻监测的方法

权利要求书

1.一种井底钻头磨损状态随钻监测的方法，其特征在于，包括步骤：

S1、通过第一传感器与第二传感器分别测量钻头受到的扭矩与轴向力；

S2、将第一传感器、第二传感器测量到的钻头受到的扭矩、轴向力转变成数字信号；

S3、根据所述数字信号计算扭矩和轴向力的相对变化量并据此判断是否发出示警信号。

2.根据权利要求1所述井底钻头磨损状态随钻监测的方法，其特征在于，在步骤S1中，钻头所受到的扭矩其中，F_ti为切削齿i受到的切向力，R_i为切削齿i与钻头中心之间的距离。钻头受到的轴向受力：其中，F_ai为切削齿i受到的轴向力，θ_i为钻头的中心轴线与切削齿i的中心轴线之间的夹角。

3.根据权利要求1或2所述井底钻头磨损状态随钻监测的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述第一传感器由多个第一应变片组成的第一电桥，通过测量到的电压值反应所述钻头受到的扭矩；所述第二传感器由多个第二应变片组成的第二电桥，通过测量到的电压值反应所述钻头受到的轴向力。

4.根据权利要求3所述井底钻头磨损状态随钻监测的方法，其特征在于：

所述多个第一应变片沿所述本体的周向均匀间隔设置，且处于同一轴向高度；或所述多个第一应变片分成至少两组，每组第一应变片均沿所述本体的周向均匀间隔设置，且处于同一轴向高度；

所述多个第二应变片分成至少两组，每组第二应变片均沿所述本体的周向均匀间隔设置，且处于同一轴向高度。

5.根据权利要求4所述井底钻头磨损状态随钻监测的方法，其特征在于，所述第一应变片为4个，处于同一轴向高度，且沿所述本体的周向均匀间隔设置，相邻的两个第一应变片组成正八字型或倒八字形。

6.根据权利要求4所述井底钻头磨损状态随钻监测的方法，其特征在于，所述第二应变片为8个，分成两组，其中：

第一组第二应变片为4个，处于同一轴向高度，沿所述本体的周向均匀间隔设置，位于中间的两个第二应变片组成八字型，位于两侧的两个第二应变片分别与其相邻的用于组成八字型的第二应变片平行；

第二组第二应变片为4个，处于同一轴向高度，沿所述本体的周向均匀间隔设置。

7.根据权利要求4所述井底钻头磨损状态随钻监测的方法，其特征在于，所述第一应变片或第二应变片为电阻式应变片。

8.根据权利要求1所述井底钻头磨损状态随钻监测的方法，其特征在于，所述步骤S3中，具体包括：

A1、将所述数字信号转换成对应的所述第一传感器、第二传感器测量到的测量值；

A2、将当前测量值与历史测量值进行对照，计算扭矩和轴向力的相对变化量；当扭矩和轴向力的相对变化量同时超过预设的阈值时，就发出示警信号；

所述扭矩的相对变化量为ΔT/T，其中，ΔT表示扭矩的变化量，为瞬时扭矩值与平均扭矩值值之差，T为平均扭矩值；轴向力的相对变化量为ΔFz/Fz，其中，ΔFz表示钻头所受轴向力的变化量，为瞬时轴向力值与平均轴向力值之差，Fz为平均轴向力值。

9.根据权利要求8所述井底钻头磨损状态随钻监测的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，还包括步骤：将所述步骤A1中获得的测量值就行存储。

10.根据权利要求1所述井底钻头磨损状态随钻监测的方法，其特征在于，还括步骤S4：所述示警信号发出后传给预设的通信工具；所述预设的通信工具接收到所述示警信号后，获取所述钻头的当前钻时，若所述当前钻时超过预设的阈值，则提示更换钻头。