[发明专利]一种钻头失效预测方法及装置

权利要求书

1.一种钻头失效预测方法，其特征在于，包括：

通过井下振动测量工具，获得预测范围内的钻头处的振动信号，其中，所述振动信号包括振动加速度和钻头转速；

对所述振动加速度进行降噪处理，获得处理后的加速度信号；

根据所述处理后的加速度信号和所述钻头转速，计算获得井下轴向振动强度、径向振动强度和粘滑振动强度；

对所述井下轴向振动强度、径向振动强度和粘滑振动强度分别进行归一化处理，获得瞬时振动强度指数；

依据所述瞬时振动强度指数，计算获得累计振动强度指数，并依据所述累计振动强度指数对钻头失效风险进行预测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对振动加速度进行降噪处理，获得处理后的加速度信号，包括：

对振动信号进行盲源分离，确定降噪处理表达式；

基于所述降噪处理表达式，对所述振动加速度进行降噪处理，获得处理后的三轴振动加速度，其中，所述振动加速度包括钻头处的三轴振动加速度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述处理后的加速度信号和所述钻头转速，计算获得井下轴向振动强度、径向振动强度和粘滑振动强度，包括：

依据所述处理后的三轴振动加速度中的第一加速度和所述钻头转速，计算获得轴向振动强度，其中，所述第一加速度表征Y轴方向的加速度；

依据所述处理后的三轴振动加速度中的第二加速度、第三加速度和所述钻头转速，计算获得径向振动强度，其中，所述第二加速度表征X轴方向的加速度，所述第三加速度表征Z轴方向的加速度；

根据所述钻头转速和地面驱动转速，计算获得钻头相同单位时长内的粘滑振动强度，其中，所述钻头转速为钻头的井下实测转速。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述井下轴向振动强度、径向振动强度和粘滑振动强度分别进行归一化处理，获得瞬时振动强度指数，包括：

根据所述井下轴向振动强度、径向振动强度和粘滑振动强度，分别确定轴向振动安全的上下阈值、横向振动安全的上下阈值和粘滑振动安全的上下阈值；

依据所述轴向振动安全的上下阈值、横向振动安全的上下阈值和粘滑振动安全的上下阈值，分别计算获得轴向振动特征值、径向振动特征值和粘滑振动特征值；

基于所述轴向振动特征值、径向振动特征值和粘滑振动特征值，计算获得瞬时振动强度指数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述依据所述瞬时振动强度指数，计算获得累计振动强度指数，并依据所述累计振动强度指数对钻头失效风险进行预测，包括：

根据所述瞬时振动强度指数，确定各个时段的损伤系数；

依据所述各个时段的损伤系数和所述瞬时振动强度指数，计算获得预设时间段内的累计振动强度指数；

获取钻头的实际工作时间，并依据所述累计振动强度指数，计算获得钻头失效风险指数；

依据所述钻头失效风险指数，对钻头失效风险进行预测。

6.一种钻头失效预测装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于通过井下振动测量工具，获得预测范围内的钻头处的振动信号，其中，所述振动信号包括振动加速度和钻头转速；

降噪单元，用于对所述振动加速度进行降噪处理，获得处理后的加速度信号；

计算单元，用于根据所述处理后的加速度信号和所述钻头转速，计算获得井下轴向振动强度、径向振动强度和粘滑振动强度；

归一化单元，用于对所述井下轴向振动强度、径向振动强度和粘滑振动强度分别进行归一化处理，获得瞬时振动强度指数；

预测单元，用于依据所述瞬时振动强度指数，计算获得累计振动强度指数，并依据所述累计振动强度指数对钻头失效风险进行预测。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述降噪单元包括：

表达式确定子单元，用于对振动信号进行盲源分离，确定降噪处理表达式；

降噪子单元，用于基于所述降噪处理表达式，对所述振动加速度进行降噪处理，获得处理后的三轴振动加速度，其中，所述振动加速度包括钻头处的三轴振动加速度。