[发明专利]估计井下RPM振荡

权利要求书

1.一种方法，包括：

获得由与钻柱可操作地联接的顶部驱动器产生的扭矩(T_TD)的当前值的原始地面数据；

获得与T_TD对应的顶部驱动器的旋转速度(ω)的当前值的原始地面数据；

获得顶部驱动器的惯性(J_TD)；和

基于获得的T_TD数据、获得的ω数据和获得的J_TD数据估计钻柱的扭矩T_ST。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述T_TD数据是从与所述顶部驱动器相关联的传感器获得的。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述T_TD数据是从与所述顶部驱动器有关的变频驱动器获得的。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述T_TD数据是从设置在所述钻柱与所述顶部驱动器之间的扭矩短节获得的。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：

对获得的T_TD数据进行滤波以获得滤波后的T_TD(T_TD-f)数据；和

对获得的ω数据进行滤波以获得滤波后的ω(ω_f)数据；

其中，基于滤波后的T_TD-f数据、滤波后的ω_f数据和获得的J_TD数据来估计T_ST。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，对所获得的T_TD数据和所获得的ω数据进行滤波是：

如果经由顶部驱动器的操作正在钻入的地层具有基本恒定的成分，则以预定的低通频率进行低通滤波；否则

以预定的带通频率进行带通滤波。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

对获得的T_TD数据进行滤波以获得滤波后的T_TD(T_TD-f)数据；和

对获得的ω数据进行滤波以获得滤波后的ω(ω_f)数据；

其中，估计T_ST是基于滤波后的T_TD-f数据、滤波后的ω_f数据和J_TD数据。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括利用所估计的钻柱扭矩T_ST来确定地面扭矩振荡性能指数(STOPI)。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，确定STOPI包括：

获得钻柱特性；

确定移动窗口长度(T)；

利用所确定的移动窗口长度对获得的T_TD数据进行排序，以获得最大值的数量(p)和最小值的数量(q)，其中p和q为预定的正整数；

确定p个最大值的平均值与q个最小值的平均值之间的差；和

将STOPI确定为以下的比率：

所确定的p个最大值的平均值与q个最小值的平均值之间的差；和

恒定参考扭矩。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，确定所述移动窗口长度包括估计基本振荡时间段(T₁)。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，估计T₁是基于钻柱的惯性矩(J)、钻柱的密度(ρ)、钻柱的组件的截面极矩(I)、钻柱组件的长度(L)、钻柱的扭转刚度(K)和形成钻柱的材料的剪切模量(G)。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所确定的p个最大值的平均值与q个最小值的平均值之间的差提供了扭转波动的幅度。