[發(fā)明專利]一種隨鉆測量鉆具轉(zhuǎn)速的方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910527418.0
• 申請日: 2019-06-18
• 公開（公告）號: CN112177601A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭奕挺;吳金平;錢德儒;張衛(wèi);宋朝暉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類號: E21B47/12
• 分類號: E21B47/12;G01P3/44
• 代理公司: 北京聿華聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11611
• 代理人: 張文娟;朱繪

本發(fā)明提供了一種隨鉆測量鉆具轉(zhuǎn)速的方法及裝置，該技術(shù)方案通過待測鉆具的轉(zhuǎn)速上限數(shù)據(jù)確定合理采樣頻率后，利用單傳感器均勻采集傳感器感知方向的電信號數(shù)據(jù)，進而利用采集的電信號數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)計的運算方法確定鉆具的瞬時轉(zhuǎn)速和平均轉(zhuǎn)速。采用上述技術(shù)方案依靠設(shè)置的單傳感器獲取中間采集數(shù)據(jù)，就可以滿足獲取可靠鉆具測量結(jié)果的需求，有效節(jié)約了測量過程中的軟/硬件配置成本，此外，本發(fā)明設(shè)計的運算方法步驟簡明，在保障測量結(jié)果可靠性的技術(shù)上有效提升了測量效率，能夠使技術(shù)人員快速獲取可靠的井下鉆具實時數(shù)據(jù)，有效促進勘探和開發(fā)工程的高效實施。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種隨鉆測量鉆具轉(zhuǎn)速的方法及裝置。

背景技術(shù)

油氣勘探本就是具有高投入和高風(fēng)險特點的技術(shù)性工程，隨著油氣資源的日益枯竭，勘探和開發(fā)工程中地層深度逐漸加深，復(fù)雜度逐漸增大，投入和風(fēng)險也隨之增加。為了減少油氣鉆探開發(fā)風(fēng)險，節(jié)省資金投入，鉆井過程中往往采用隨鉆測井(LWD)與隨鉆測量(MWD)等儀器工具，用于采集井底鉆具參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛妫广@井工程師了解井底鉆井工況，指導(dǎo)鉆井決策。鉆具轉(zhuǎn)速和鉆頭轉(zhuǎn)速是重要的鉆具參數(shù)，通過平均轉(zhuǎn)速可以判斷鉆具遇地層物理特性和評估鉆頭磨損情況，通過瞬時轉(zhuǎn)速可以判斷井底遇阻卡鉆等異常情況，是油氣勘探工程中重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。

目前測量轉(zhuǎn)速的技術(shù)主要采用雙傳感器測量并計算的方法，先利用兩個傳感器采集感知數(shù)據(jù)，然后運用反三角函數(shù)方程計算感知數(shù)據(jù)的角度信息，進而計算獲取鉆具的轉(zhuǎn)速結(jié)果，計算步驟繁瑣，占用了較多的井下運算器運行時間，而且這樣的測量方法對井下電路硬件性能和運算軟件要求較高。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種隨鉆測量鉆具轉(zhuǎn)速的方法，在一個實施例中，所述方法包括：

步驟S1、根據(jù)鉆具的最高轉(zhuǎn)速確定采樣頻率的取值范圍；

步驟S2、利用單傳感器根據(jù)設(shè)定的采樣時間和采樣頻率均勻采集傳感器感知方向上的電信號數(shù)字量樣本；

步驟S3、根據(jù)所述電信號數(shù)字量樣本計算鉆具的瞬時轉(zhuǎn)速；

步驟S4、基于設(shè)定的平均轉(zhuǎn)速計算時間和所述鉆具的瞬時轉(zhuǎn)速計算鉆具的平均轉(zhuǎn)速。

優(yōu)選地，在所述步驟S1中，利用下式確定采樣頻率v的取值范圍：

v≥2×RPM_max

式中，RPM_max為鉆具的最高轉(zhuǎn)速。

優(yōu)選地，在所述步驟S2中，包括：

利用所述單傳感器根據(jù)所述采樣頻率的取值范圍設(shè)定的采樣頻率和采樣時間，均勻采集重力加速度或地磁強度在傳感器感知方向的分量，獲取對應(yīng)的電信號；

對獲取的電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到電信號數(shù)字量樣本。

優(yōu)選地，在所述步驟S3中，按下式計算時間間隔t1內(nèi)鉆具的瞬時轉(zhuǎn)速frt：

式中，t1＝n1/v，z_i＝y(tǒng)_i-y_i-1，v為傳感器的采樣頻率，ω為數(shù)字角頻率的最小二乘估計值，y_i為采集的第i個電信號數(shù)字量樣本，n1為計算瞬時速度時電信號數(shù)字量樣本的總數(shù)量，n1取正整數(shù)，n1≥5，z_i為第i個電信號數(shù)字量樣本對應(yīng)的中間參數(shù)。

優(yōu)選地，在所述步驟S4中，按下式計算時間間隔t2內(nèi)鉆具的平均轉(zhuǎn)速f_AVG：