[发明专利]振动粘滑测量短节方法及装置

说明书

本申请公开了一种振动粘滑测量短节方法及装置，通过计算粘滑和振动来确定钻具工况，粘滑是通过连续获取磁阻传感器的多个位置坐标，根据位置坐标计算磁力工具面和转速，再根据转速计算出粘滑的；振动是通过采用三轴加速度传感器进行采样并计算出三轴振动和振动有效值来确定振动等级的。本申请提供的振动粘滑测量短节方法及装置，可以监控钻具的工况，进而能提前采取措施，避免或者减少钻井损失。

技术领域

本申请涉及钻井安全技术领域，具体涉及一种振动粘滑测量短节方法及装置。

背景技术

随着石油工业技术的发展以及社会对油气资源需求的增长，石油钻采逐渐向深部地层和深海海域发展。在深井钻井中，随着井深增加，井底围压使岩层硬度增大，塑性增强；同时深井钻井穿过多套压力地层，跨越地质年代较多，相应地质条件复杂。随着钻柱长度的增加，钻柱的等效扭转刚度降低，传递转矩不足，在钻柱、钻头与井壁、井底的摩擦作用下，钻柱系统极易产生粘滑振动。

粘滑振动过程中井下钻柱的扭矩通常波动较大，不仅会大幅度降低钻井效率，也会威胁到钻井安全，甚至可能达到钻杆接头丝扣的极限扭矩而导致钻具断裂，可见振动粘滑对钻头和钻柱有严重的破坏性。

发明内容

为此，本申请提供一种振动粘滑测量短节方法及装置，以解决现有技术存在的粘滑振动造成的钻井效率低和存在安全隐患的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种振动粘滑测量短节方法，包括：

连续获取磁阻传感器的多个位置坐标；

根据第一公式计算磁力工具面MTF；

所述第一公式为：MTF＝arctan(-My/Mx)+MTF0，其中，M为磁阻传感器，Mx、My分别为磁阻传感器的X、Y坐标；当Mx0，My0时，MTF0＝0；当Mx0，My0时，MTF0＝2π；当Mx0时，MTF0＝π；

根据第二公式计算转速；

所述第二公式为：RPM＝ΔMTF÷2π÷50×60000，其中，ΔMTF为两次磁力工具面MTF的差值；

根据第三公式计算出粘滑并确定粘滑等级；

所述第三公式为：(最大转速-最小转速)/(2×平均转速)×100％；

通过三轴加速度传感器获取钻具位置坐标；

计算三轴振动，所述三轴振动包括横向振动；

所述横向振动为：

计算横向振动最大值、横向振动有效值、轴向振动最大值和轴向振动有效值并确定振动等级；

所述横向振动有效值为：

所述纵向振动有效值为：

根据所述粘滑等级和所述振动等级确定钻具工况。

进一步的，所述磁阻传感器的型号为HMC1052L。

进一步的，所述获取磁阻传感器的位置坐标时获取5个位置坐标。

进一步的，所述转速每隔50ms计算一次。

进一步的，所述三轴加速度传感器的型号为ADXL357。

进一步的，所述三轴加速度传感器的测量范围为0～40g。

第二方面，一种振动粘滑测量短节装置，包括：

磁阻传感器位置获取模块，用于连续获取磁阻传感器的多个位置坐标；

磁力工具面计算模块，用于根据第一公式计算磁力工具面MTF；