[发明专利]一种冲击传递特性的测定方法、装置及系统

说明书

本发明提供了一种冲击传递特性测定方法、装置及系统，属于机械工程领域。所述测定方法包括：实时获取杆件轴向不同位置处的应力信息，所述应力信息包括采样时间点及对应的应变值；根据获取的应力信息，绘制应变随时间变化的曲线；根据绘制的曲线，提取入射应力波；根据提取的入射应力波确定冲击能量，以所述冲击能量衡量杆件冲击传递特性。本发明通过从绘制的应变随时间变化的曲线中提取入射应力波，并根据入射应力波确定冲击能量，避免了由于入射应力波与反射波叠加导致的测量数据偏大的问题，可以准确计算冲击的传递效率。

技术领域

本发明涉及一种冲击传递特性的测定方法、装置及系统，属于机械工程领域。

背景技术

钻进装置广泛应用于石油和地质勘探、建筑和矿山采煤等行业，钻具遇到坚硬的岩石层时，钻进系统会启用冲击电机，通过在钻杆的顶端施加冲击力，并以应力波的形式传递到钻头，提高钻具钻进破岩的效率。

钻杆与钻头连成一体，统称为钻具。考虑钻头与钻杆的连接处以及钻头与岩石接触处会出现冲击力的反作用力，同时钻杆与钻孔外壁的摩擦以及钻杆形变(如：弯曲等)，均会影响冲击应力波的传递，冲击应力波的传递直接关系到钻进的效果，为了解冲击时应力波在钻具中的传递情况，有必要对钻具进行冲击传递特性的测试，为钻取采样系统中钻具材质的选取和钻杆以及钻头结构的设计和优化提供参考。

目前，通常通过在钻具的不同轴向位置贴应变片，通过应力传感器测试应变片的形变，从而得到钻具相应位置处的应变，根据钻具相应位置处的应变获得该处的应力大小，从而判断该处的冲击强度。

现有技术中，由于测得的冲击应力由入射应力波与反射波的叠加形成，导致测量数据偏大、无法准确计算冲击的传递效率。

发明内容

本发明技术要解决的问题是：克服现有技术的不足，提供了一种冲击传递特性的测定方法、装置及系统，通过从绘制的应变随时间变化的曲线中提取入射应力波，并根据入射应力波确定冲击能量，避免了由于入射应力波与反射波叠加导致的测量数据偏大的问题，可以准确计算冲击的传递效率。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种冲击传递特性测定方法，包括：

实时获取杆件轴向不同位置处的应力信息，所述应力信息包括采样时间点及对应的应变值；

根据获取的应力信息，绘制应变随时间变化的曲线；

根据绘制的曲线，提取入射应力波；

根据提取的入射应力波确定冲击能量，以所述冲击能量衡量杆件冲击传递特性。

在一可选实施例中，所述根据绘制的曲线，提取入射应力波，包括：

确定所述绘制的曲线的波形起始时间点，并以确定的波形起始时间点作为入射应力波的起始时间点；

将与所述波形起始时间点间隔预设个数个采样点的时间点作为所述入射应力波的终止时间点；

根据所述入射应力波的起始时间点和入射应力波的终止时间点，提取入射应力波。

在一可选实施例中，所述确定所述绘制的曲线的波形起始时间点，包括：

将所述曲线上应变值与ε_max/10最接近的点作为波形起始时间点，其中，ε_max为所述曲线的峰值点。

在一可选实施例中，所述预设个数为9-12个。

在一可选实施例中，所述根据提取的入射应力波确定冲击能量，包括：

根据下式确定冲击能量E_x：