基于振动传感器的钻井振动测量及实时校准系统技术方案

本公开公开了基于振动传感器的钻井振动测量及实时校准系统，涉及数据处理技术领域。所述系统包括：信号测量部分、信号校正补偿部分、信号分析部分和信号校准部分；所述信号测量部分，用于在钻头或钻柱附近安装振动传感器和加速度计，生成基频振动信号；所述信号校正补偿部分，用于对基频振动信号进行粘滑效应补偿，得到第一补偿信号；计算钻井系统的共振频率；计算钻柱弯曲应力；计算井眼轨迹偏差；所述信号分析部分，用于计算钻井系统的动态载荷，得到钻井系统的振动能量耗散；计算钻井系统的系统响应；所述信号校准部分，用于计算校准系数。本发明专利技术显著提升了振动信号测量的精度和校准能力。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及数据处理，尤其涉及基于振动传感器的钻井振动测量及实时校准系统。

技术介绍

1、钻井工程作为油气资源开采的核心环节，其技术水平直接决定了资源勘探和开发的效率及安全性。在钻井过程中，振动是影响钻井系统性能的一个重要因素。振动问题包括纵向振动、横向振动、扭转振动以及多种振动形式的耦合现象，这些振动不仅对钻头、钻柱及相关设备造成机械损耗，还会影响井眼轨迹的稳定性和钻井作业的安全性。因此，钻井振动测量及实时校准技术的研究和应用成为现代钻井工程中的一个关键领域。

2、目前，针对钻井振动的测量与分析，已有多种技术方案被提出并应用于工程实践中。常见的振动监测技术主要依赖于安装在钻头或钻柱附近的振动传感器和加速度计，这些设备能够实时采集钻井过程中产生的三轴加速度信号。这些信号通过信号处理技术提取出主频率分量和振动幅值，从而为钻井状态的监测提供数据支持。例如，快速傅里叶变换（fft）被广泛应用于钻井振动信号的频谱分析，能够准确提取钻井系统的主要振动频率。此外，一些钻井公司还采用了多传感器融合技术，通过将多个振动传感器的数据进行综合处理，来提高振动监测的空本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于振动传感器的钻井振动测量及实时校准系统，其特征在于，包括：信号测量部分、信号校正补偿部分、信号分析部分和信号校准部分；所述信号测量部分，用于在钻头或钻柱附近安装振动传感器和加速度计，分别记录三轴加速度信号，根据三轴加速度信号，生成基频振动信号；所述信号校正补偿部分，用于对基频振动信号进行粘滑效应补偿，得到第一补偿信号；根据第一补偿信号，计算钻井系统的共振频率；根据钻井系统的共振频率，计算钻柱弯曲应力；根据钻柱弯曲应力，计算井眼轨迹偏差；所述信号分析部分，用于基于信号测量部分和信号校正补偿部分的输出结果，计算钻井系统的动态载荷，从而对钻井系统进行振动能量耗散评估，得到钻井系统的振动...

【技术特征摘要】

1.基于振动传感器的钻井振动测量及实时校准系统，其特征在于，包括：信号测量部分、信号校正补偿部分、信号分析部分和信号校准部分；所述信号测量部分，用于在钻头或钻柱附近安装振动传感器和加速度计，分别记录三轴加速度信号，根据三轴加速度信号，生成基频振动信号；所述信号校正补偿部分，用于对基频振动信号进行粘滑效应补偿，得到第一补偿信号；根据第一补偿信号，计算钻井系统的共振频率；根据钻井系统的共振频率，计算钻柱弯曲应力；根据钻柱弯曲应力，计算井眼轨迹偏差；所述信号分析部分，用于基于信号测量部分和信号校正补偿部分的输出结果，计算钻井系统的动态载荷，从而对钻井系统进行振动能量耗散评估，得到钻井系统的振动能量耗散；根据振动能量耗散，计算钻井系统的系统响应；所述信号校准部分，用于根据系统响应、钻井系统的共振频率、振动能量耗散和轨迹偏差，计算校准系数，使用校准系数乘以基频振动信号，得到校准后的振动信号。

2.如权利要求1所述的基于振动传感器的钻井振动测量及实时校准系统，其特征在于，信号测量部分根据三轴加速度信号，生成基频振动信号的过程具体包括：对三轴加速度信号进行采样，得到采样信号；采样频率至少为钻头的振动频率的两倍；根据采样后的三轴加速度信号计算合成加速度幅值，作为基频信号的幅值；利用钻头的实时旋转速度，计算基频信号的频率；使用钻井液脉动频率，对基频信号进行调制，形成实际振动特性；引入钻压和钻头转动惯量对基频信号进行指数衰...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐江燕，王晓伟，程金晶，刘军，钱满满，张建功，
申请(专利权)人：青岛智腾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：