[发明专利]一种井下工况安全评估方法及系统

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

钻柱组件是钻井作业系统的核心组件，广泛应用于石油领域的各种井下钻探和勘测。随着应用环境和作业工况的不断复杂化，钻柱井下作业时的工况和安全评估成为领域内研究的重要方向。中国专利CN201710629548.6《井下钻柱粘滑特征的地面快速评价方法和装置》公开了一种井下钻柱粘滑特征的地面快速评价方法和装置，该系统通过获取钻柱动态信息得到地面粘滑指数，并由此确定井下钻柱粘滑特征。但是在实际作业过程中，由于井壁与钻柱之间存在摩阻因素，仅仅依据粘滑参数指标不足以准确地评价不同井况下井下钻柱的实际作业工况和安全状态。

发明内容

为了更加准确地评价井下钻柱的工况安全状态，本发明旨在提供一种井下工况安全评估方法及系统。

根据本发明的一方面，一种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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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；