钻头磨损类型检测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种钻头磨损类型检测方法和装置，涉及随钻监测技术领域，所述方法包括：根据目标钻头的预设数据采样点的工作状态参数，得到对应的状态变化率参数；根据所述目标钻头的所述数据采样点的工程参数、所述工作状态参数和状态变化率参数，形成检测输入参数；根据所述检测输入参数和预设的已训练决策树模型，得到目标钻头的磨损类型。本发明专利技术能够提高钻头磨损类型检测的准确性和速度，并减少钻头磨损类型检测的成本，从而提高钻头磨损类型检测的效率，进而提高整体钻井作业的效率。进而提高整体钻井作业的效率。进而提高整体钻井作业的效率。

【技术实现步骤摘要】
钻头磨损类型检测方法和装置


[0001]本专利技术涉及随钻监测
，尤其涉及一种钻头磨损类型检测方法和装置。

技术介绍

[0002]在石油和天然气的勘探开发过程中，往往涉及钻井作业工程的实施，而钻头在钻井过程中会发生磨损。钻头在严重磨损时，若使其继续工作，则一方面会导致钻井速度变慢，另一方面会导致钻头损坏而难以修复，因此，为了钻井作业工程的正常进行，有必要对钻头磨损类型进行检测，以在钻头出现严重磨损时及时起钻。
[0003]现有技术中，对于钻头磨损类型的检测，主要为通过人工方式对钻头的有关参数进行分析，以对钻头的磨损类型进行主观检测，且分析所依据的有关参数往往仅为钻头的工程参数(包括但不限于钻压、扭矩、转速及振动幅度等)或仅为钻头的工作状态参数(也可理解为钻头钻进效果指标参数，包括但不限于机械比能(MSE)、切削深度(DOC，Depth of Cut)和钻头摩擦系数(Frictional factor)等)。由于上述方式依赖工作人员的工作经验和工作能力，且依据的钻头参数范围较小，因此钻头磨损类型检测的准确性较低，易导致对磨损情况的类型出现误判而导致提前起钻，增加不必要的趟钻次数，或者导致在钻头已发生严重磨损而不适合继续工作时仍认为其未达到严重磨损的程度而使其继续工作，导致钻头损坏，从而会导致整体钻井作业受到不良影响。且人工分析耗时较长，会使钻头磨损类型检测的速度较慢，耽误整体钻井作业的进度。另外，上述方式中很可能还需要大量实地考察和井下短节测量的工作，不仅进一步增加了整体检测的耗时，还使检测成本较高，使整体钻井作业的成本易超预算。由此可见，上述方式检测效率较为低下，会导致整体钻井作业的效率受到不利影响。
[0004]综上所述，现有技术中存在钻头磨损类型检测的准确性较低且速度较慢，钻头磨损类型检测的成本较高，从而使钻头磨损类型检测的效率较低，进而不利于提高整体钻井作业的效率的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的在于提供一种钻头磨损类型检测方法，以解决现有技术中钻头磨损类型检测的准确性较低且速度较慢，钻头磨损类型检测的成本较高，从而使钻头磨损类型检测的效率较低，进而不利于提高整体钻井作业的效率的问题。本专利技术的另一个目的在于提供一种钻头磨损类型检测装置。本专利技术的再一个目的在于提供一种计算机设备。本专利技术的还一个目的在于提供一种可读介质。
[0006]为了达到以上目的，本专利技术的一方面公开了一种钻头磨损类型检测方法，所述方法包括：
[0007]根据目标钻头的预设数据采样点的工作状态参数，得到对应的状态变化率参数；
[0008]根据所述目标钻头的所述数据采样点的工程参数、所述工作状态参数和状态变化率参数，形成检测输入参数；
[0009]根据所述检测输入参数和预设的已训练决策树模型，得到目标钻头的磨损类型。
[0010]可选的，进一步包括：
[0011]在根据目标钻头的预设数据采样点的工作状态参数，得到对应的状态变化率参数之前，
[0012]根据目标钻头的预设数据采样点的工程参数，得到对应的工作状态参数，其中，所述工程参数包括所述目标钻头的地面钻压、地面扭矩、机械钻速、钻头直径和钻头转速、以及动力钻具的动力钻具转速排量比、流经动力钻具钻井液排量、动力钻具最大输出扭矩、动力钻具最大压降和动力钻具实钻压降，所述工作状态参数包括目标钻头的钻头机械比能、钻头摩擦系数、钻头切削深度和钻头磨损系数。
[0013]可选的，所述根据目标钻头的预设数据采样点的工程参数，得到对应的工作状态参数，包括：
[0014]判断所述目标钻头是否匹配有动力钻具；
[0015]若否，根据所述地面钻压、地面扭矩、机械钻速、钻头直径和钻头转速，得到所述钻头机械比能；根据所述地面扭矩、地面钻压和钻头直径，得到所述钻头摩擦系数；根据所述机械钻速和钻头转速，得到所述钻头切削深度；根据所述地面钻压和钻头切削深度，得到所述钻头磨损系数；
[0016]若是，根据所述地面钻压、地面扭矩、机械钻速、钻头直径、钻头转速、动力钻具转速排量比、流经动力钻具钻井液排量、动力钻具最大输出扭矩、动力钻具最大压降和动力钻具实钻压降，得到所述钻头机械比能；根据所述地面扭矩、地面钻压、钻头直径、动力钻具最大输出扭矩、动力钻具最大压降和动力钻具实钻压降，得到所述钻头摩擦系数；根据所述机械钻速、钻头转速、动力钻具转速排量比和流经动力钻具钻井液排量，得到所述钻头切削深度；根据所述地面钻压和钻头切削深度，得到所述钻头磨损系数。
[0017]可选的，所述根据目标钻头的预设数据采样点的工作状态参数，得到对应的状态变化率参数，包括：
[0018]将最后的数据采样点确定为对应的第一目标采样点，并将除所述第一目标采样点外的其他数据采样点中最后的数据采样点确定为对应的第二目标采样点；
[0019]根据所述第一目标采样点对应的第一工作状态参数以及所述第二目标采样点对应的第二工作状态参数，得到所述状态变化率参数，其中，所述状态变化率参数包括机械比能变化率、摩擦系数变化率、切削深度变化率和磨损系数变化率。
[0020]可选的，所述根据所述第一目标采样点对应的第一工作状态参数以及所述第二目标采样点对应的第二工作状态参数，得到所述状态变化率参数，包括：
[0021]根据所述第一工作状态参数对应的第一钻头机械比能和所述第二工作状态参数对应的第二钻头机械比能，得到所述机械比能变化率；
[0022]根据所述第一工作状态参数对应的第一钻头摩擦系数和所述第二工作状态参数对应的第二钻头摩擦系数，得到所述摩擦系数变化率；
[0023]根据所述第一工作状态参数对应的第一钻头切削深度和所述第二工作状态参数对应的第二钻头切削深度，得到所述切削深度变化率；
[0024]根据所述第一工作状态参数对应的第一钻头磨损系数和所述第二工作状态参数对应的第二钻头磨损系数，得到所述磨损系数变化率。
[0025]可选的，进一步包括：
[0026]在根据目标钻头的预设数据采样点的工程参数，得到对应的工作状态参数之前，
[0027]将所述目标钻头正常钻进时的第一立管压力减去将所述目标钻头从对应的井底提离至预设钻井深度时的第二立管压力，得到动力钻具实钻压降。
[0028]可选的，所述根据所述目标钻头的所述数据采样点的工程参数、所述工作状态参数和状态变化率参数，形成检测输入参数，包括：
[0029]根据所述目标钻头的趟钻进尺、纯钻时间、进尺时间、机械钻速、钻头机械比能、钻头摩擦系数、钻头切削深度、钻头磨损系数、机械比能变化率、摩擦系数变化率、切削深度变化率和磨损系数变化率，形成所述检测输入参数，其中，所述工程参数包括所述目标钻头的所述趟钻进尺、纯钻时间、进尺时间和机械钻速，所述工作状态参数包括所述目标钻头的所述钻头机械比能、钻头摩擦系数、钻头切削深度和钻头磨损系数，所述状态变化率参数包括所述目标钻头的所述机械比能变化率、摩擦系数变化率、切削深度变化率和磨损系数变化率。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻头磨损类型检测方法，其特征在于，包括：根据目标钻头的预设数据采样点的工作状态参数，得到对应的状态变化率参数；根据所述目标钻头的所述数据采样点的工程参数、所述工作状态参数和状态变化率参数，形成检测输入参数；根据所述检测输入参数和预设的已训练决策树模型，得到目标钻头的磨损类型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：在根据目标钻头的预设数据采样点的工作状态参数，得到对应的状态变化率参数之前，根据目标钻头的预设数据采样点的工程参数，得到对应的工作状态参数，其中，所述工程参数包括所述目标钻头的地面钻压、地面扭矩、机械钻速、钻头直径和钻头转速、以及动力钻具的动力钻具转速排量比、流经动力钻具钻井液排量、动力钻具最大输出扭矩、动力钻具最大压降和动力钻具实钻压降，所述工作状态参数包括目标钻头的钻头机械比能、钻头摩擦系数、钻头切削深度和钻头磨损系数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据目标钻头的预设数据采样点的工程参数，得到对应的工作状态参数，包括：判断所述目标钻头是否匹配有动力钻具；若否，根据所述地面钻压、地面扭矩、机械钻速、钻头直径和钻头转速，得到所述钻头机械比能；根据所述地面扭矩、地面钻压和钻头直径，得到所述钻头摩擦系数；根据所述机械钻速和钻头转速，得到所述钻头切削深度；根据所述地面钻压和钻头切削深度，得到所述钻头磨损系数；若是，根据所述地面钻压、地面扭矩、机械钻速、钻头直径、钻头转速、动力钻具转速排量比、流经动力钻具钻井液排量、动力钻具最大输出扭矩、动力钻具最大压降和动力钻具实钻压降，得到所述钻头机械比能；根据所述地面扭矩、地面钻压、钻头直径、动力钻具最大输出扭矩、动力钻具最大压降和动力钻具实钻压降，得到所述钻头摩擦系数；根据所述机械钻速、钻头转速、动力钻具转速排量比和流经动力钻具钻井液排量，得到所述钻头切削深度；根据所述地面钻压和钻头切削深度，得到所述钻头磨损系数。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据目标钻头的预设数据采样点的工作状态参数，得到对应的状态变化率参数，包括：将最后的数据采样点确定为对应的第一目标采样点，并将除所述第一目标采样点外的其他数据采样点中最后的数据采样点确定为对应的第二目标采样点；根据所述第一目标采样点对应的第一工作状态参数以及所述第二目标采样点对应的第二工作状态参数，得到所述状态变化率参数，其中，所述状态变化率参数包括机械比能变化率、摩擦系数变化率、切削深度变化率和磨损系数变化率。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一目标采样点对应的第一工作状态参数以及所述第二目标采样点对应的第二工作状态参数，得到所述状态变化率参数，包括：根据所述第一工作状态参数对应的第一钻头机械比能和所述第二工作状态参数对应的第二钻头机械比能，得到所述机械比能变化率；根据所述第一工作状态参数对应的第一钻头摩擦系数和所述第二工作状态参数对应
的第二钻头摩擦系数，得到所述摩擦系数变化率；根据所述第一工作状态参数对应的第一钻头切削深度和所述第二工作状态参数对应的第二钻头切削深度，得到所述切削深度变化率；根据所述第一工作状态参数对应的第一钻头磨损系数和所述第二工作状态参数对应的第二钻头磨损系数，得到所述磨损系数变化率。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括：在根据目标钻头的预设数据采样点的工程参数，得到对应的工作状态参数之前，将所述目标钻头正常钻进时的第一立管压力减去将所述目标钻头从对应的井底提离至预设钻井深度时的第二立管压力，得到动力钻具实钻压降。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标钻头的所述数据采样点的工程参数、所述工作状态参数和状态变化率参数，形成检测输入参数，包括：根据所述目标钻头的趟钻进尺、纯钻时间、进尺时间、机械钻速、钻头机械比能、钻头摩擦系数、钻头切削深度、钻头磨损系数、机械比能变化率、摩擦系数变化率、切削深度变化率和磨损系数变化率，形成所述检测输入参数，其中，所述工程参数包括所述目标钻头的所述趟钻进尺、纯钻时间、进尺时间和机械钻速，所述工作状态参数包括所述目标钻头的所述钻头机械比能、钻头摩擦系数、钻头切削深度和钻头磨损系数，所述状态变化率参数包括所述目标钻头的所述机械比能变化率、摩擦系数变化率、切削深度变化率和磨损系数变化率。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：在根据所述检测输入参数和预设的已训练决策树模型，得到目标钻头的磨损类型之前，根据多个历史钻头的预设历史采样点的历史工作状态参数，得到对应历史钻头的历史状态变化率参数；根据所述历史钻头的所述历史采样点的对应历史工程参数、所述历史工作状态参数和历史状态变化率参数，形成输入样本；将所述历史钻头对应的历史磨损类型作为对应的输出样本，并根据所述历史钻头对应的所述输入样本和对应的所述输出样本，形成对应的待选样本；根据预设的样本比例，从多个待选样本中确定对应的多个训练样本和多个测试样本，并使用多个所述训练样本和测试样本训练预设的未训练决策树模型，得到已训练决策树模型。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括：在根据多个历史钻头的预设历史采样点的历史工作状态参数，得到对应历史钻头的历史状态变化率参数之前，根据多个历史钻头的预设历史采样点的历史工程参数，得到对应的历史工作状态参数，其中，所述历史工程参数包括所述历史钻头的历史地面钻...

【专利技术属性】
技术研发人员：张佳伟，王庆，黄洪春，纪国栋，崔猛，李洪，张宏源，刘力，于金平，孙钰淇，常龙，郝晨，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：