一种井下工况安全评估方法及系统与流程

技术特征：
1.一种井下工况安全评估方法，其特征在于，所述井下工况安全评估方法包括以下步骤:步骤1：获取钻柱的井下转速信息；步骤2：根据钻柱的井下转速信息确定地面粘滑参数和粘滑等级；步骤3：获取钻柱的井下振动信息；步骤4：根据钻柱的井下振动信息确定钻柱的振动参数和振动等级；步骤5：根据粘滑等级以及振动等级对井下工况的安全进行评估。2.根据权利要求1所述的井下工况安全评估方法，其特征在于，步骤1所述井下转速信息包括井下钻柱在预设时间内的最大转速、最小转速和平均转速。3.根据权利要求2所述的井下工况安全评估方法，其特征在于，步骤1包括：采用磁阻传感器对分别代表地球磁场在x、y两个方向上的分矢量值mx和my分别进行连续采样，进行平滑滤波后根据等式1计算钻具所处磁工具面角度mtf，mtf＝arctan(
‑
my/mx) mtf0
ꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，mtf0为磁工具面角度初始修正值；根据等式2每固定时间间隔计算一次转速rpm，rpm＝δmtf
÷
2π
÷
10
×
60000
ꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，δmtf为固定时间间隔的磁工具面角度差；每固定时间间隔统计一次最大转速rpm
max
、最小转速rpm
min
和平均转速rpm
avg
。4.根据权利要求1所述的井下工况安全评估方法，其特征在于，步骤2包括：根据以下等式3计算粘滑参数stick_slip，stick_slip＝((rpm
max
‑
rpm
min
)/(2*rpm
avg
)*100)％
ꢀꢀꢀꢀ
(3)其中，rpm
max
、rpm
min
、rpm
avg
分别为井下钻柱在预设时间内的最大转速、最小转速和平均转速；根据所得粘滑参数将粘滑度分为不同的等级。5.根据权利要求1所述的井下工况安全评估方法，其特征在于，步骤3所述振动信息包括横向振动最大值、横向振动有效值、轴向振动最大值、轴向振动有效值。6.根据权利要求1所述的井下工况安全评估方法，其特征在于，步骤3包括：采用兼容两种量程的三轴加速度传感器，进行振动信息测量；根据等式4每固定时间间隔计算一次三轴振动，其中，a
li
、a
xi
、a
yi
分别代表横向振动的有效值、x轴方向的振动值、y轴方向的振动值，其中，i代表测量次数。7.根据权利要求1所述的井下工况安全评估方法，其特征在于，步骤4包括：根据等式5、等式6每固定时间间隔计算一次横向振动最大值、横向振动有效值、轴向振动最大值、轴向振动有效值，
其中，a
l
、a
z
分别为每固定时间间隔测得的横向振动的有效值、轴向振动有效值；a
l1
、a
l2
……
a
l1000
分别为每固定时间间隔测得的横向振动有效值；a
z1
、a
z2
……
a
z1000
分别为每固定时间间隔测得的轴向振动有效值；根据所得振动参数将井下振动分为不同的等级。8.一种井下工况安全评估系统，其特征在于，所述井下工况安全评估系统包括：钻柱的井下转速信息获取模块，用于获取钻柱的井下转速信息；地面粘滑参数和粘滑等级确定模块，用于根据井下钻柱在预设时间内的最大转速、最小转速和平均转速确定地面粘滑参数和粘滑等级；钻柱的井下振动信息获取模块，用于获取钻柱的井下振动信息，所述钻柱的井下振动信息包括横向振动最大值、横向振动有效值、轴向振动最大值、轴向振动有效值；钻柱的振动参数和振动等级确定模块，用于根据每固定时间间隔测得的三轴振动参数计算每固定时间间隔横向振动最大值、横向振动有效值、轴向振动最大值、轴向振动有效值，进而根据所得振动参数将井下振动分为不同的等级；安全评估模块，用于根据粘滑等级以及振动等级对井下工况的安全进行评估。9.根据权利要求8所述的井下工况安全评估系统，其特征在于，所述钻柱的井下转速信息获取模块包括磁阻传感器，所述井下转速信息包括井下钻柱在预设时间内的最大转速、最小转速和平均转速。10.根据权利要求8所述的井下工况安全评估系统，其特征在于，所述钻柱的井下振动信息获取模块包括兼容两种量程的三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器的电路板独立设计，直接固定在钻柱本体上。

技术总结
本发明属于石油勘探井下仪器技术领域，涉及一种井下工况安全评估方法及系统。本发明井下工况安全评估方法包括以下步骤：获取钻柱的井下转速信息；根据钻柱的井下转速信息确定地面粘滑参数和粘滑等级；获取钻柱的井下振动信息；根据钻柱的井下振动信息确定钻柱的振动参数和振动等级；根据粘滑等级以及振动等级对井下工况的安全进行评估。本发明井下工况安全评估系统包括钻柱的井下转速信息获取模块；地面粘滑参数和粘滑等级确定模块；钻柱的井下振动信息获取模块；钻柱的振动参数和振动等级确定模块；安全评估模块。根据本发明的井下工况安全评估方法及系统，可以更加准确地评估井下钻柱的工况和安全状态，提高钻进效率，防止损坏井下仪器。井下仪器。井下仪器。


技术研发人员：高海啸 陈东阳 李帅昌
受保护的技术使用者：辽宁天鑫石油设备科技有限公司
技术研发日：2021.08.17
技术公布日：2021/11/17