一种扭转严重程度估计指数计算方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种扭转严重程度估计指数计算方法、装置、设备及介质，方法包括：获取钻头的扭矩数据，根据所述扭矩数据计算得到所述钻头的柔度系数；获取钻头数据和钻杆数据，根据所述钻头数据和所述钻杆数据构建传递函数矩阵；获取共振频率和转盘角频率，根据所述共振频率和转盘角频率计算得到粘滑角频率；根据所述柔度系数、所述传递函数矩阵和所述角频率构建估计指数模型，利用所述估计指数模型计算估计指数结果。本方法可以通过使用地面已有钻盘的顶驱转速与钻头的顶驱扭矩就可以得到扭转严重程度估计指数值，解决了现场测量粘滑难的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种扭转严重程度估计指数计算方法、装置、设备及介质


[0001]本专利技术涉及石油钻井
，尤其涉及一种扭转严重程度估计指数计算方法、装置、设备及介质。

技术介绍

[0002]在油气行业，测量钻柱的扭矩振荡，即钻具上有顶驱驱动，下有钻头钻进地层的反扭矩与钻具井壁的摩擦反扭矩，钻具会发生周期性的扭转与释放，包括转速、扭矩、扭转角度的周期性变化，被成为钻柱的扭矩振荡。对于优化钻井作业和避免昂贵的停机时间至关重要。测量扭矩振荡的一种常用的方法是使用扭矩严重程度估计指数来进行测量，扭矩严重程度估计指数是通过测量钻柱扭矩波动并将其与预定义阈值进行比较来计算的。扭矩严重程度估计指数是利用地表测量参数，结合力学模型，估计井下扭转粘滑程度的参数，但是需要专门的传感器和数据采集系统，成本较高，而且计算复杂，耗时较长。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种扭转严重程度估计指数计算方法、装置、设备及介质。
[0004]本专利技术提供如下技术方案：
[0005]第一方面，本申请提供了一种扭转严重程度估计指数计算方法，包括：
[0006]获取钻头的扭矩数据，根据所述扭矩数据计算得到所述钻头的柔度系数；
[0007]获取钻头数据和钻杆数据，根据所述钻头数据和所述钻杆数据构建传递函数矩阵；
[0008]获取共振频率和转盘角频率，根据所述共振频率和转盘角频率计算得到粘滑角频率；
[0009]根据所述柔度系数、所述传递函数矩阵和所述角频率构建估计指数模型，利用所述估计指数模型计算估计指数结果。
[0010]一种实施方式中，所述获取钻头的扭矩数据，根据所述扭矩数据计算得到所述钻头的柔度系数，包括：
[0011]获取所述扭矩数据和转盘转速与钻头深度的变化关系；
[0012]根据所述变化关系计算得到所述柔度系数。
[0013]一种实施方式中，所述根据所述扭矩数据计算得到所述钻头的柔度系数，包括：
[0014]构建所述柔度系数表达式，根据所述柔度系数表达式计算所述柔度系数，所述柔度系数表达式为：
[0015][0016]其中，α
rig
为井底转角扰动量，τ
rig
为井口扭矩扰动量。
[0017]一种实施方式中，所述构建所述柔度系数表达式之前，包括：
[0018]利用传递函数，构建所述井底转角扰动量和所述井口扭矩扰动量的函数表达式。
[0019]一种实施方式中，所述根据所述钻头数据和所述钻杆数据构建传递函数矩阵，包括：
[0020]所述传递函数矩阵为：
[0021][0022]其中，L是钻具的长度，G是钻具材料剪切模量，k是复波数。
[0023]一种实施方式中，所述复波数的计算函数包括：
[0024][0025]其中，ρ是钻具材料密度，Δ
bh
是与动摩擦系数的速度相关性有关的参数，Δ
mud
是由于转速波动导致流体阻力变化引起的阻尼项。
[0026]一种实施方式中，所述阻尼项的计算函数包括：
[0027][0028]其中，ρ
mud
是泥浆密度，ID和OD分别是钻具的圆柱内外径，μ
pl
是流体的切线粘度，ω为粘滑角频率。
[0029]第二方面，本申请提供了一种扭转严重程度估计指数计算装置，包括：
[0030]第一计算模块，用于获取钻头的扭矩数据，根据所述扭矩数据计算得到所述钻头的柔度系数；
[0031]第二计算模块，用于获取钻头数据和钻杆数据，根据所述钻头数据和所述钻杆数据构建传递函数矩阵；
[0032]第三计算模块，用于获取共振频率和转盘角频率，根据所述共振频率和转盘角频率计算得到粘滑角频率；
[0033]构建模块，用于根据所述柔度系数、所述传递函数矩阵和所述角频率构建估计指数模型，利用所述估计指数模型计算估计指数结果。
[0034]第三方面，本申请提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和至少一个处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以实施如第一方面所述的扭转严重程度估计指数计算方法。
[0035]第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如第一方面所述的扭转严重程度估计指数计算方法。
[0036]本专利技术的实施例具有如下有益效果：
[0037]本专利技术提供的扭转严重程度估计指数计算方法，通过使用地面已有钻盘的顶驱转速与钻头的顶驱扭矩就可以得到扭转严重程度估计指数值，解决了现场识别粘滑难的问题。
[0038]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配
合所附附图，做详细说明如下。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0040]图1示出了一种扭转严重程度估计指数计算方法流程示意图；
[0041]图2示出了一种转速和扭曲与钻头深度关系示意图；
[0042]图3示出了一种角频率与井底柔度关系示意图；
[0043]图4示出了第一种粘滑严重度指数分析结果示意图；
[0044]图5示出了第二种粘滑严重度指数分析结果示意图；
[0045]图6示出了第三种粘滑严重度指数分析结果示意图；
[0046]图7示出了第四种粘滑严重度指数分析结果示意图；
[0047]图8示出了一种扭转严重程度估计指数计算装置框架结构示意图。
[0048]主要元件符号说明：
[0049]800、扭转严重程度估计指数计算装置；801、第一计算模块；802、第二计算模块；803、第三计算模块；804、构建模块。
具体实施方式
[0050]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0051]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0052]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扭转严重程度估计指数计算方法，其特征在于，包括：获取钻头的扭矩数据，根据所述扭矩数据计算得到所述钻头的柔度系数；获取钻头数据和钻杆数据，根据所述钻头数据和所述钻杆数据构建传递函数矩阵；获取共振频率和转盘角频率，根据所述共振频率和转盘角频率计算得到粘滑角频率；根据所述柔度系数、所述传递函数矩阵和所述角频率构建估计指数模型，利用所述估计指数模型计算估计指数结果。2.根据权利要求1所述的扭转严重程度估计指数计算方法，其特征在于，所述获取钻头的扭矩数据，根据所述扭矩数据计算得到所述钻头的柔度系数，包括：获取所述扭矩数据和转盘转速与钻头深度的变化关系；根据所述变化关系计算得到所述柔度系数。3.根据权利要求2所述的扭转严重程度估计指数计算方法，其特征在于，所述根据所述扭矩数据计算得到所述钻头的柔度系数，包括：构建所述柔度系数表达式，根据所述柔度系数表达式计算所述柔度系数，所述柔度系数表达式为：其中，α
rig
为井底转角扰动量，τ
rig
为井口扭矩扰动量。4.根据权利要求3所述的扭转严重程度估计指数计算方法，其特征在于，所述构建所述柔度系数表达式之前，包括：利用传递函数，构建所述井底转角扰动量和所述井口扭矩扰动量的函数表达式。5.根据权利要求1所述的扭转严重程度估计指数计算方法，其特征在于，所述根据所述钻头数据和所述钻杆数据构建传递函数矩阵，包括：所述传递函数矩阵为：其中，L是钻具的长度，G是钻具材料剪切模量，k是复波数。6.根据权利要求5所述的扭转严重...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冠德，马光春，高祝军，王华西，
申请(专利权)人：北京蓝海智信能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：