[发明专利]井下钻柱粘滑特征的地面快速评价方法和装置

说明书

本发明实施例提供一种井下钻柱粘滑特征的地面快速评价方法和装置。本发明井下钻柱粘滑特征的地面快速评价方法，包括：获取钻柱动态信息，所述钻柱动态信息包括钻柱的地面转速和地面扭矩信息，所述地面转速为预设时间间隔内地面转速的平均值，所述地面扭矩信息包括预设时间间隔内地面扭矩的最大值、最小值以及平均值；根据所述预设时间间隔内地面转速的平均值、所述预设时间间隔内地面扭矩的最大值、最小值以及平均值确定地面粘滑指数；根据所述地面粘滑指数确定井下钻柱粘滑特征，所述井下钻柱粘滑特征包括井下钻柱发生粘滑运动或井下钻柱发生涡动。本发明实施例可以准确且高效地评价井下钻柱粘滑特征。

技术领域

本发明实施例涉及石油钻探工程技术，尤其涉及一种井下钻柱粘滑特征的地面快速评价方法和装置。

背景技术

石油钻探工程在油气田开发中，有着十分重要的地位。在石油钻进过程中，由于钻柱的旋转运动不可避免的受到井壁摩阻力的作用，导致井下钻具实际转速减缓甚至停转，当井下累积的扭矩足够克服井壁与钻柱之间的摩阻时，将发生瞬间释放的现象，这一现象也称粘滑运动。持续的粘滑运动会造成钻头切削刀具的破坏和井下钻具的疲劳破坏，严重的粘滑运动甚至可能致使钻具的薄弱部位扭断并脱落。因此，为了确保钻柱的安全性，对井下钻柱粘滑特征进行评价及控制显得尤为重要。

对粘滑运动的研究手段主要有理论分析法。理论分析法所用模型主要包括基于摩擦效应的单、多自由度扭摆模型和集中参数模型。利用理论分析法能够初步模拟出钻柱粘滑现象，并分析出相关参数对粘滑运动的影响情况。振动信息测量方法主要通过对钻柱振动信息进行测量，了解钻柱振动的真实特征，确定钻柱的粘滑运动。

然而，由于粘滑运动是一典型的非线性力学问题，钻头-井壁之间非稳态摩擦力的量化十分困难，所以采用数学模型分析粘滑运动时采用的摩擦力模型无法准确描述钻柱与井壁间的真实摩擦力，导致数值解与真实钻柱运动状态存在一定误差。

发明内容

本发明实施例提供一种井下钻柱粘滑特征的地面快速评价方法和装置，以准确且高效地评价井下钻柱粘滑特征。

第一方面，本发明实施例提供一种井下钻柱粘滑特征的地面快速评价方法，包括：

获取钻柱动态信息，所述钻柱动态信息包括钻柱的地面转速和地面扭矩信息，所述地面转速为预设时间间隔内地面转速的平均值，所述地面扭矩信息包括所述预设时间间隔内地面扭矩的最大值、最小值以及平均值；

根据所述预设时间间隔内地面转速的平均值、所述预设时间间隔内地面扭矩的最大值、最小值以及平均值确定地面粘滑指数；

根据所述地面粘滑指数确定井下钻柱粘滑特征，所述井下钻柱粘滑特征包括井下钻柱发生粘滑运动或井下钻柱发生涡动。

可选的，所述根据所述预设时间间隔内地面转速的平均值、所述预设时间间隔内地面扭矩的最大值、最小值以及平均值确定地面粘滑指数，包括：

根据公式计算所述地面粘滑指数；

其中，I_CS为所述地面粘滑指数，T_max、T_min、T₀分别为所述预设时间间隔内地面扭矩的最大值、最小值及平均值，R_f为所述预设时间间隔内地面转速的平均值。

可选的，所述根据所述地面粘滑指数确定井下钻柱粘滑特征，包括：

当所述地面粘滑指数大于或等于0.4时，确定井下钻柱发生粘滑运动；

当所述地面粘滑指数小于0.4时，确定井下钻柱发生涡动。

可选的，所述获取钻柱动态信息，包括：

以预设测量频率获取所述钻柱动态信息。

可选的，所述以预设测量频率获取所述钻柱动态信息，包括：