[发明专利]一种钻井滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法

说明书

一种钻井滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法，首先进行数据准备，实时采集钻进过程中的基础数据，并分析建立钻压‑钻头扭矩的线性对应关系；其次采集井眼轨迹以及钻具组合的参数值，使其结合钻压计算出井眼摩擦系数以及从井底到井口的扭矩分布；最后实时采集滑动钻进过程中的动态钻压，并结合上述计算结果，得到扭摆扭矩极限值；将所述结果传输进入钻具系统后，由系统自动进行实时控制。本发明可以实时采集钻压并同步对扭摆扭矩极限进行调整，更可以在有效控制工具面的前提下使减阻效果最大化，提高机械效率；在钻进过程中根据钻压的大小同步调整扭矩极限，并控制实现工具面进行实施调整，可以尽可能的降低摩阻造成的影响，提高钻进速度。

技术领域

本发明涉及钻井控制领域，尤其涉及一种钻井滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法。

背景技术

水平井、大位移井滑动钻进过程中摩阻大，钻压难以有效施加到钻头上，造成钻井速度慢、效率低。扭摆减阻技术的发展为解决这一问题带来了希望，但目前扭摆减阻技术尚处于试验阶段，尚不完全成熟，扭摆减阻作业过程中设置的扭矩极限仍然依靠经验获取或事先通过计算分析获得，因此与井下实际情况会有一定的误差，导致顶驱扭摆作业不能发挥最佳效果。

申请号为201610387808.9的专利中公开了一种提高滑动钻进效率的扭摆减阻方法；此方法还存在以下问题：需要输入大量基础数据，过程繁琐；基础数据来源的准确性缺乏保证；计算过程及控制过程无法实现全自动闭环控制；不能根据实时钻压大小同步调整正反扭的扭矩极限，以实现工具面实时控制的基础上尽可能降低摩阻，提高钻速。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻井滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种钻井滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法，包括以下步骤：

S1、钻具旋转过程中采集悬重、立压的参数作为基础数据，并根据所述基础数据计算钻压值；

S2、在不同钻压下，采集钻具旋转状态下的扭矩值，并建立钻压-钻头扭矩的线性对应关系；

S3、在滑动钻进的过程中，实时采集所述悬重和立压值，并计算实时钻压，根据所述实时钻压，在步骤S2所述的钻压-钻头扭矩的线性对应关系的基础上，得出滑动钻进过程中实时的钻头扭矩；

S4、分别设置正扭安全系数和反扭安全系数；

S5、根据井眼轨迹、钻具组合和旋转钻进状态下的扭矩值，计算井眼摩擦系数以及从井底到井口的扭矩分布；

S6、在扭摆钻进过程中利用步骤S5中的所述井眼摩擦系数和所述扭矩分布结合实时钻压，计算实时钻头扭矩、反扭矩影响范围和扭摆扭矩极限值；

S7、通过控制驱动启停，实时控制扭摆扭矩极限。

优选的，步骤S1中所述的钻压值的计算方式包括：根据下方钻具和钻进状态下的悬重差值进行计算，或结合所述悬重和立压进行计算。

优选的，步骤S2中所述钻具旋转状态下的扭矩值包括空转下放时的扭矩值和钻进状态下的扭矩值。

优选的，所述空转下放时的扭矩值为钻具扭矩；所述空转下放时的扭矩值和所述钻进状态下的扭矩值两者之间的差值，为钻头扭矩。

优选的，所述正扭安全系数和所述反扭安全系数的设置依据为：当钻具摩擦系数、泥浆润滑性能和井眼清洁的情况稳定不变时，所述安全系数为1；为确保工具面稳定，调大安全系数；当机械钻速过低时，井底部分钻具的静摩擦系数大于滑动摩擦系数，为承受更大的反扭矩，调小安全系数。

优选的，步骤S1中采集的所述基础数据需要通过数据处理消除数据波动的影响。