[發明專利]一種診斷鉆柱黏滑振動的觀測方法

有效

• 申請號: 201810872891.8
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN109138973B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 付蒙;李江紅;任嬌;劉科峰;馬鵬剛;宋叔飚;張文龍;侯媛媛;冀曉翔
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: E21B44/04
• 分類號: E21B44/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種診斷鉆柱黏滑振動的觀測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)通過鉆進系統的變頻器直接獲取電機驅動轉速；

2)通過鉆進系統的變頻器直接獲取電機驅動扭矩；

3)設計二階擾動模型獲取鉆柱扭矩估計值；

4)通過鉆柱頂端旋轉臺動力學獲取電機驅動轉速估計值；

5)通過鉆柱底端動力學獲取井底鉆具組合轉速估計值；

6)狀態觀測器根據獲得的鉆柱扭矩估計值和井底鉆具組合轉速估計值，以鉆進系統的電機驅動轉速和電機驅動扭矩為輸入，以電機驅動轉速估計值、鉆柱扭矩估計值和井底鉆具組合轉速估計值為輸出，診斷鉆柱黏滑振動現象是否發生；

7)當鉆柱扭矩估計值發生不穩定波動、井底鉆具組合周期性交替出現滑動—黏滯—滑動時，即鉆進系統發生了鉆柱黏滑振動。

2.根據權利要求1所述的診斷鉆柱黏滑振動的觀測方法，其特征在于，所述鉆柱扭矩估計值通過二階擾動模型獲取：

式中，T為鉆柱扭矩，為鉆柱扭矩估計值，為鉆柱扭矩估計值的導數，為鉆柱扭矩導數的估計值，為鉆柱扭矩導數估計值的導數，ω₁為電機驅動轉速，為電機驅動轉速估計值，i為減速比，K₂和K₃為估計器增益系數。

3.根據權利要求1所述的診斷鉆柱黏滑振動的觀測方法，其特征在于，所述電機驅動轉速估計值通過下式獲取：

式中，T_m為電機驅動扭矩實際值，為鉆柱扭矩估計值，i為減速比，J₁為鉆柱頂端旋轉臺轉動慣量，K₁為估計器增益系數，ω₁為電機驅動轉速，為電機驅動轉速估計值，為電機驅動轉速估計值的導數。

4.根據權利要求1所述的診斷鉆柱黏滑振動的觀測方法，其特征在于，所述井底鉆具組合轉速估計值通過下式獲取：

式中，為鉆柱扭矩導數的估計值，i為減速比，為電機驅動轉速估計值，為鉆頭轉速估計值，k為鉆柱的剛度系數。

5.根據權利要求1所述的診斷鉆柱黏滑振動的觀測方法，其特征在于，所述井底鉆具組合周期性交替出現滑動—黏滯—滑動為井底鉆具組合轉速估計值波動—零—波動。