[发明专利]估计井下RPM振荡

说明书

用于包括以下的方法和装置：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)，以及基于获得的T_TD数据、获得的数据和获得的J_TD数据估计钻柱的扭矩T_ST。估计的钻柱扭矩T_ST可用于确定地面扭矩振荡性能指数(STOPI)。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月1日提交的标题为“PROCESS FOR ESTIMATING DOWNHOLERPM OSCILLATIONS,”的美国临时申请号62/679,311的优先权和权益，其全部公开内容通过引用合并于此。

背景技术

顶部驱动器是位于钻机底板上方并且可以沿着井架竖直移动的钻机组件。它是一种旋转机械设备，可为钻头提供扭矩以钻穿地下地层。顶部驱动器由交流/直流变频驱动器(VFD)控制。VFD计算扭矩值并将其报告给控制系统。

沿井眼的摩擦和地层变化可导致钻头和相邻的井底钻具组件(BHA)在井下遭受粘滑。粘滑产生从井下传播到地面的扭转波。扭转波在顶部驱动器扭矩读数中反映为不同幅度的振荡。

发明内容

提供该概述是为了介绍构思的选择，这些构思将在下面的详细描述中进一步描述。该概述既不旨在标识所要求保护的主题的必不可少的特征，也不旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。

本公开内容介绍了一种方法，该方法包括获得用于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)，以及基于获得的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。估计的钻柱扭矩T_ST可用于确定地面扭矩振荡性能指数(STOPI)。

本公开还介绍了一种装置，该装置包括第一传感器，该第一传感器可操作用于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；第二传感器，该第二传感器可操作用于获得与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；以及包括处理器和存储计算机程序代码的存储器的处理设备。该处理设备可操作来获得顶部驱动器的惯性(J_TD)并基于获得的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。处理设备可以进一步可操作来利用估计的钻柱扭矩T_ST来确定STOPI。

本公开还介绍了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括其上记录有指令的非暂时性计算机可读介质，该指令在由具有处理器和存储器的处理设备执行时使处理设备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)，以及基于获得的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。指令还可以使处理设备利用估计的钻柱扭矩T_ST来确定STOPI。

本公开的这些和附加方面在以下描述中阐述，和/或可以由本领域普通技术人员通过阅读本文的材料和/或实践本文描述的原理来学习。本公开的至少一些方面可以经由所附权利要求中记载的器件来实现。

附图说明