[发明专利]一种诊断钻柱黏滑振动的观测方法

权利要求书

1.一种诊断钻柱黏滑振动的观测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过钻进系统的变频器直接获取电机驱动转速；

2)通过钻进系统的变频器直接获取电机驱动扭矩；

3)设计二阶扰动模型获取钻柱扭矩估计值；

4)通过钻柱顶端旋转台动力学获取电机驱动转速估计值；

5)通过钻柱底端动力学获取井底钻具组合转速估计值；

6)状态观测器根据获得的钻柱扭矩估计值和井底钻具组合转速估计值，以钻进系统的电机驱动转速和电机驱动扭矩为输入，以电机驱动转速估计值、钻柱扭矩估计值和井底钻具组合转速估计值为输出，诊断钻柱黏滑振动现象是否发生；

7)当钻柱扭矩估计值发生不稳定波动、井底钻具组合周期性交替出现滑动—黏滞—滑动时，即钻进系统发生了钻柱黏滑振动。

2.根据权利要求1所述的诊断钻柱黏滑振动的观测方法，其特征在于，所述钻柱扭矩估计值通过二阶扰动模型获取：

式中，T为钻柱扭矩，为钻柱扭矩估计值，为钻柱扭矩估计值的导数，为钻柱扭矩导数的估计值，为钻柱扭矩导数估计值的导数，ω₁为电机驱动转速，为电机驱动转速估计值，i为减速比，K₂和K₃为估计器增益系数。

3.根据权利要求1所述的诊断钻柱黏滑振动的观测方法，其特征在于，所述电机驱动转速估计值通过下式获取：

式中，T_m为电机驱动扭矩实际值，为钻柱扭矩估计值，i为减速比，J₁为钻柱顶端旋转台转动惯量，K₁为估计器增益系数，ω₁为电机驱动转速，为电机驱动转速估计值，为电机驱动转速估计值的导数。

4.根据权利要求1所述的诊断钻柱黏滑振动的观测方法，其特征在于，所述井底钻具组合转速估计值通过下式获取：

式中，为钻柱扭矩导数的估计值，i为减速比，为电机驱动转速估计值，为钻头转速估计值，k为钻柱的刚度系数。

5.根据权利要求1所述的诊断钻柱黏滑振动的观测方法，其特征在于，所述井底钻具组合周期性交替出现滑动—黏滞—滑动为井底钻具组合转速估计值波动—零—波动。