[发明专利]一种基于岩屑输送实时称重的岩屑床预警方法

权利要求书

1.一种基于岩屑输送实时称重的岩屑床预警方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、根据钻井参数计算井底岩屑实时产生的体积，根据井底岩屑实时产生的体积和井底地层岩屑密度计算井底实时岩屑产生量，根据井底实时岩屑产生量生成井底岩屑实时产生量曲线；

步骤2、采用螺旋输送机实时输送从井底返出到井口的岩屑，并在输送过程中实时称重岩屑重量，然后根据实时称重得出的岩屑重量生成岩屑实时返出量曲线；

步骤3、设岩屑从井底实时返出到螺旋输送机的时间为T，先将岩屑实时返出量曲线在时间轴上滞后时间T进行坐标平移，将井底岩屑实时产生量曲线和岩屑实时返出量曲线归一化到同一坐标系；

步骤4、在归一化的坐标系中，将不同时刻返出的岩屑重量与对应时刻井底实时产生的岩屑重量进行对比，计算出岩屑在不同时刻的返出比例；

步骤5、将返出比例与设定值进行比较，若返出比例超出设定值，则提供预警。

2.根据权利要求1所述的一种基于岩屑输送实时称重的岩屑床预警方法，其特征在于：所述步骤1中，井底岩屑实时产生的体积的计算方法为：

V=πR²St/4

式中，V表示井底岩屑实时产生的体积，R表示钻头直径，S表示钻头的机械转速，n表示钻井螺旋输送机中螺旋轴的螺距数量，t表示螺旋轴旋转n圈的时间；

井底实时岩屑产生量的计算方法为：

M=Vp

式中，M表示井底实时岩屑产生量，V表示井底岩屑实时产生的体积，p表示井底地层岩屑密度。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于岩屑输送实时称重的岩屑床预警方法，其特征在于：所述步骤2中，在输送过程中以螺旋输送机的螺旋轴的转动圈数为依据实时称重岩屑重量，其包括以下步骤：

S1、称重开始时，先通过螺旋探测器或转速器采集螺旋轴的转动圈数，在采集过程中，每当螺旋轴的转动圈数值等于螺旋轴的螺距数量值时计为一个转动周期，然后将转动圈数值归零并重新累计，进行后一转动周期的划分，依此得到多个连续的转动周期；

S2、通过重量传感器获取螺旋输送机在每个转动周期开始时刻的初始重量和结束时刻的实时重量，对初始重量和实时重量进行校准，并根据校准后的初始重量和实时重量计算出每个转动周期结束时刻返出的岩屑重量，实现岩屑重量的实时称重；其中，相邻两转动周期之间，前一转动周期结束时刻螺旋输送机的实时重量为后一转动周期开始时刻的初始重量，且前一转动周期内的岩屑在后一转动周期开始时自动从螺旋输送机的出料口输出。

4.根据权利要求3所述的一种基于岩屑输送实时称重的岩屑床预警方法，其特征在于：所述步骤S2中，在获取初始重量和实时重量的同时，通过振动传感器获取对应时刻螺旋输送机纵向方向的振动加速度，之后根据振动加速度分别对初始重量和实时重量进行校准，具体的校准方法为：

G=G0*g/（g±g1）

式中，G表示校准后的重量，G0表示校准前的重量，g表示重力加速度，g1表示纵向方向的振动加速度。

5.根据权利要求4所述的一种基于岩屑输送实时称重的岩屑床预警方法，其特征在于：所述步骤S1中，在实时称重岩屑重量的过程中，若称重结束时刻采集到的螺旋轴的转动圈数值不等于螺旋轴的螺距数量值，则最后一个转动周期为不完整的转动周期，此时将前一转动周期结束时刻螺旋输送机的实时重量作为该不完整转动周期的初始重量，再结合称重结束时刻螺旋输送机的实时重量和采集到的转动圈数值即能够计算得出该不完整转动周期在称重结束时刻返出的岩屑重量。

6.根据权利要求5所述的一种基于岩屑输送实时称重的岩屑床预警方法，其特征在于：所述的不完整转动周期在称重结束时刻返出的岩屑重量的计算方法为：

F1=m/n*（G2-G1）

式中，F1表示称重结束时刻返出的岩屑重量，n表示钻井螺旋输送机中螺旋轴的螺距数量，m表示称重结束时刻采集到的转动圈数值，G2表示称重结束时刻校准后的实时重量，G1表示不完整转动周期开始时刻校准后的初始重量，该校准后的初始重量为前一转动周期结束时刻校准后的实时重量。

7.根据权利要求1所述的一种基于岩屑输送实时称重的岩屑床预警方法，其特征在于：所述步骤5中，当返出比例大于设定值时，表示井下可能出现井壁垮塌现象，发出预警；当返出比例小于设定值时，表示岩屑在井底堆积，发出预警。