【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油钻井，是一种测量井下钻柱振动的方法。
技术介绍
1、石油钻井是石油天然气勘探开发的关键环节，钻柱是钻井的主要工具，钻柱包括钻头、底部钻具组合(bh测量井下钻柱振动的方法)、钻杆及扶正器等。钻柱振动主要由钻头的牙轮钻压地层而产生，同时钻柱工作在充满钻井液或者气体的狭长井眼里，承受拉、压、弯、扭及钻井液压力等载荷，加之地层的非均质性及钻压和扭矩动态特性的影响，往往会伴随着各种振动(轴向振动、横向振动、扭转振动和涡动，如图1所示)，其中扭转振动的主要表现形式和风险来源是粘滑振动。剧烈的振动会导致如钻具断裂、钻杆脱扣、牙轮崩断、井下测量数据不准确、测量仪器损坏等，从而带来较大的经济损失。所以对井下钻柱的振动情况进行检测和研究十分必要。
2、钻柱振动数据的获取主要有地面测量系统和井下随钻测量系统两类，由于钻柱具有大柔度并且与井眼发生频繁接触，导致地面测量系统无法准确判断井下钻柱的横向振动。井下随钻测量系统又主要分为实时测量和存储式测量两种方式。国内在现场实际应用中普遍采用实时测量方式，利用实时的随钻振动冲击参数检测实现对底部钻具状态的监控。底部钻具的轴向加速度、径向加速度、扭矩、钻铤转速等经过采集和计算处理后，加速度均方根值和扭矩信号等通过泥浆脉冲向地面系统实时传输，经过地面软件的计算处理，可以及时识别井下钻具工作状态，为调整钻井参数提供参考，有效预防钻具事故的发生。这种实时测量的方式受到泥浆脉冲信号传输速度的限制，所以只能使用较低的采样频率，不能满足采样定理所要求的频率，也就无法对信号进行后续的频谱分析，了
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种测量井下钻柱振动的方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有存在井下随钻测量系统测量方式单一、测量数据无法满足后续数据分析的问题。
2、本专利技术的技术方案是通过以下措施来实现的：一种测量井下钻柱振动的方法，按照以下步骤进行：在钻柱的旋转导向钻具中心轴上设置第一测振点，在随钻测量工具距离钻柱中心的偏心位置设置第二测振点，分别在第一测振点和第二测振点上设置传感器，测量两个测振点的横向振动加速度值和轴向振动加速度值，计算得到钻柱的轴向振动、横向振动、扭转振动，并定性判断钻柱运动状态及主要振动形式。
3、下面是对上述专利技术技术方案的进一步优化或/和改进：
4、上述第一测振点的传感器由三个正交分布的加速度传感器和一个磁通门磁力计组成。
5、上述第二测振点的传感器由三个正交分布的加速度传感器组成。
6、上述钻柱的轴向振动、横向振动数值由下式1、式2计算得到，扭转振动(即粘滑振动)以粘滑比表征：
7、轴向振动＝az 式1
8、
9、
10、其中：az为第一测振点的轴向加速度传感器测量值，
11、ax、ay分别为第一测振点的x轴加速度传感器和y轴加速度传感器的测量值，
12、stickslip％为粘滑比，
13、averagesurfacerpm为一段时间内地面钻柱平均转速，r/min，
14、stickslip为一段时间内第一测振点的磁力计测得的最大转速与最小转速之差。
15、上述定性判断钻柱运动状态及主要振动形式，依照以下判断依据：
16、当bzp≥40g时，轴向振动明显；
17、当同时bxp≥30g，byp≥30g时，钻柱以横向振动为主；
18、当同时bxp≤90g，byp≤90g时，钻柱以扭转振动中的粘滑振动为主；
19、当且同时bxp＞90g，byp＞90g时，钻柱的横向振动和扭转振动耦合为涡动；
20、其中，g为重力加速度，bx、by、bz分别为第二测振点三个加速度传感器的测量值，分别为bx、by的平均值，bxp、byp、bzp分别为bx、by、bz的峰值。
21、上述第一测振点的测量方式为实时测量。
22、上述第二测振点的测量方式为存储式测量。
23、本专利技术的测量井下钻柱振动的方法针对现有井下钻柱振动的单点实时测量系统的不足，采用在井下钻具上设置两个测振点的方式，综合了实时测振系统对井下振动的实时检测并为钻井工作控制井下振动提供判断依据，以及存储式测量系统的对信号进行频域和时频分析的优点。设置第二测振点通过存储式测量可以对高频采集所得到的加速度瞬时值进行频谱特性分析，深入揭示井下钻具振动的激励机制及固有特性。其次，可以通过实时测量与存储式测量两者的数据对比，对它们的振动数据进行相互校验，并可以对同一时间的井下钻柱不同位置的振动情况进行对比分析，对钻柱的振动形态可以得到更深一步的了解和研究。此外，结合钻井日志记录和录井数据深入分析由于钻井参数改变导致钻具振动情况的变化。进一步的，可以为钻柱动力学理论研究提供实际数值支持。该方法便捷有效，操作灵活便于推广应用，具有广阔的应用前景。
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1.一种测量井下钻柱振动的方法，其特征在于按照以下步骤进行：在钻柱的旋转导向钻具中心轴上设置第一测振点，在随钻测量工具距离钻柱中心的偏心位置设置第二测振点，分别在第一测振点和第二测振点上设置传感器，测量两个测振点的横向振动加速度值和轴向振动加速度值，计算得到钻柱的轴向振动、横向振动、扭转振动，并定性判断钻柱运动状态及主要振动形式。
2.根据权利要求1所述的测量井下钻柱振动的方法，其特征在于第一测振点的传感器由三个正交分布的加速度传感器和一个磁通门磁力计组成。
3.根据权利要求1或2所述的测量井下钻柱振动的方法，其特征在于第二测振点的传感器由三个正交分布的加速度传感器组成。
4.根据权利要求2所述的测量井下钻柱振动的方法，其特征在于钻柱的轴向振动、横向振动数值由下式1、式2计算得到，扭转振动以粘滑比表征：
5.根据权利要求3所述的测量井下钻柱振动的方法，其特征在于定性判断钻柱运动状态及主要振动形式，依照以下判断依据：
6.根据权利要求1至5任一项所述的测量井下钻柱振动的方法，其特征在于第一测振点的测量方式为实时测量。>
7.根据权利要求1至6任一项所述的测量井下钻柱振动的方法，其特征在于第二测振点的测量方式为存储式测量。
...【技术特征摘要】
1.一种测量井下钻柱振动的方法，其特征在于按照以下步骤进行：在钻柱的旋转导向钻具中心轴上设置第一测振点，在随钻测量工具距离钻柱中心的偏心位置设置第二测振点，分别在第一测振点和第二测振点上设置传感器，测量两个测振点的横向振动加速度值和轴向振动加速度值，计算得到钻柱的轴向振动、横向振动、扭转振动，并定性判断钻柱运动状态及主要振动形式。
2.根据权利要求1所述的测量井下钻柱振动的方法，其特征在于第一测振点的传感器由三个正交分布的加速度传感器和一个磁通门磁力计组成。
3.根据权利要求1或2所述的测量井下钻柱振动的方法，其特征在于第...
【专利技术属性】
技术研发人员：王豫疆，李彬，刘福钦，任尧，姚耕耘，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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