[发明专利]用于识别并预警随钻仪器振动损害的系统和方法

说明书

本发明提供一种用于识别并预警随钻仪器振动损害的系统，系统包括：随钻测量装置，其包括安装在钻具上的加速度计和磁通门传感器；振动监测模块，其安装在随钻测量装置的上方；泥浆脉冲器，其安装在振动监测模块的上方；地面数据接收与处理装置，其与泥浆脉冲器耦合，在当前振动级别处于对应的临界值时，发出预警通知。本发明提供的用于识别并预警随钻仪器振动损害的系统能够对钻具在井下的实时振动进行测量以及评估，在振动等级到达临界值时发出与预警通知。另外，本发明不仅考虑到了振动对井下钻具的影响还考虑到了温度对于井下钻具的影响。通过预警及时采取措施减振，提升了随钻测量仪器的寿命并且提高了钻井的综合效率。

技术领域

本发明涉及石油勘探钻井工程技术领域，尤其涉及一种用于识别并预警随钻仪器振动损害的系统和方法。

背景技术

在页岩气开发过程中，高温高压超深水平井越来越多。随着钻进井底温度不断升高，钻具在井底的振动及撞击在地面并不能及时显现。像用于随钻仪器的MWD(MeasurementWhile Drilling)/LWD(Logging While Drilling)上的一些敏感元件很容易因振动而受到损伤，而这种损伤不会马上显现出来。但是，随着时间的累积，这最终会导致随钻仪器失效。尤其在高温环境下，发生持续振动是很危险的，它会严重影响仪器寿命，导致频繁的起下钻，延误施工周期。

发明内容

本发明目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种用于识别并预警碎钻仪器振动损害的系统和方法，其包括：

随钻测量装置，其包括安装在钻具上的加速度计和磁通门传感器，用以检测钻具下钻时的加速度数据和所述磁通门传感器当前位置的横向平面的磁场变化值，并进行传送；

振动监测模块，其安装在所述随钻测量装置的上方，以接收所述随钻测量装置传送的加速度数据和磁场数据，并根据所述加速度数据和磁场变化值计算得到所述钻具的振动参数及所述钻具的振动类型；

泥浆脉冲器，其安装在所述振动监测模块的上方，用以将所述振动参数和所述振动类型通过编码的形式记录在所产生的泥浆脉冲并随所述泥浆脉冲向地面传送；

地面数据接收与处理装置，其与所述泥浆脉冲器耦合，用以接收所述振动参数和所述振动类型，并根据所述振动参数和所述振动类型判断识别出所述随钻测量装置的振动级别，在当前振动级别处于对应的临界值时，发出预警通知。

根据本发明的一个实施例，所述加速度计和所述磁通门传感器均为三个，分别按照X、Y、Z三个方向安装在所述钻具的钻杆上。

根据本发明的一个实施例，所述随钻测量装置还包括温度传感器，其用以进一步测量钻具当前所处的环境温度参数，使得所述振动监测模块按照下式确定不同温度及冲击下对随钻测量装置的影响因子：

根据本发明的一个实施例，所述振动监测模块通过确定的环境温度参数的影响因子并结合所述振动参数来确定所述振动等级，其中所述振动等级包括：跳钻；粘滑；横向振动；以及涡动。

根据本发明的一个实施例，所述振动等级按照下式计算得到：

其中，V_i为加速度计测量值；V_T为振动等级值(g/RMS)；N为某一振动等级的持续时间；k为测试时间曲线拟合因子；D_t为温度的影响因子；D_f为冲击的影响因子。

根据本发明的一个实施例，所述地面数据接收与处理装置将计算出的振动等级值与确定的临界值进行对比，判断出井下测量仪器所处的警告级别以发出对应的预警通知。

根据本发明的一个实施例，在温度参数为125℃：Normal、High、Severe、Critical对应的振动门限值分别为5.0g、7.2g、10.4g、＞10.4g；