(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211113422.0 (22)申请日 2022.09.14 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 石祥超　杨昕昊　焦烨　陈彦州　 叶哲伟　于浩　陈帅　王兆巍　 (74)专利代理 机构 成都其知创新专利代理事务 所(普通合伙) 51326 专利代理师 范忠华 (51)Int.Cl. E21B 44/00(2006.01) G06F 17/13(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种钻头粘滑振动严重程度的评价及优化 方法 (57)摘要 本发明公开了一种钻头粘滑振动严重程度 的评价及优化方法， 首先基于实际应用场景获取 评价钻头粘滑振动严重程度的必需参数； 然后建 立时间域内转盘的转速与时间关系图， 以及钻头 的转速与时间关系图， 判断在规定时间范围内钻 头的运动状态； 当运动状态为粘滑时， 明确转速 与时间关系中的粘滞阶段和滑脱阶段； 再分别计 算粘滞阶段的严重程度和滑脱阶段的严重程度， 进而计算得到粘滑振动严重程度的评价指标数 值； 根据计算得到的粘滑振动严重程度的评价指 标数值结果评价粘滑振动的严重程度； 在不同的 钻井操作参数条件下， 重复前述步骤， 得到不同 钻井操作参数条件下的粘滑振动严重程度评价 指标数值； 调整钻井策略， 得到最佳的钻井操作 参数。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 115324554 A 2022.11.11 CN 115324554 A 1.一种钻头粘滑振动严重程度的评价及优化方法， 其特 征在于， 步骤如下： S1、 获取评价钻头粘滑振动严重程度的必需参数； 必需参数包括： 规定时间范围内的转 盘转速平均值、 粘滞阶段钻头转速最大值、 粘滞阶段钻头转速最小值、 滑脱阶段钻头转速最 大值； S2、 建立时间域内转盘的转速与时间关系图， 以及钻头的转速与时间关系图， 根据这两 个关系图判断在规定时间范围内钻头的运动状态； 所述运动状态包括稳定状态与粘滑状 态； 当运动状态为粘滑时， 明确转速与时间关系中的粘滞阶段和滑脱阶段； S3、 分别计算粘滞阶段的严重程度和滑脱阶段的严重程度， 将粘滞 阶段和滑脱阶段叠 加计算得到粘滑振动严重程度的评价指标 数值SSVS； S4、 根据上一步骤计算得到的SSVS评价粘滑振动的严重程度； 计算结果以1为界限， SSVS在0～1之间代表钻头为稳定状态， 大于1代表钻头发生了粘滑振动； 评价指标数值越 大， 代表粘滑振动越严重； S5、 在不同的钻井操作参数条件下， 重复步骤S1 ‑S4， 得到不同钻井操作参数条件下的 粘滑振动严重程度评价指标数值SSVS； 进而根据不同钻井操作参数条件 下的SSVS与变化趋 势， 调整钻井策略， 得到最佳的钻井操作参数。 2.如权利要求1所述的钻头粘滑振动严重程度的评价及优化方法， 其特征在于， 所述步 骤S1中， 通过现场实钻、 室内试验和 计算机仿真三种 方式之一获取评价钻头粘滑振动严重 程度的必需参数。 3.如权利要求1所述的钻头粘滑振动严重程度的评价及优化方法， 其特征在于， 所述步 骤S2中， 判断稳定状态与粘滑状态的方法如下： 稳定状态： 钻头的转速与时间关系表现为， 初始时间段内钻头转速大幅波动， 然后钻头 转速的波动幅度逐渐减小， 最终钻头转速逐渐平稳并接 近转盘转速； 粘滑状态： 钻头的转速与时间关系表现为， 钻头的粘滞阶段与滑脱阶段往 复交替出现， 粘滞阶段以钻头转速幅值低、 波动频率高和偶尔存在负值为特征， 滑脱阶段以钻头转速幅 值高于转盘转速为特 征。 4.如权利要求1所述的钻头粘滑振动严重程度的评价及优化方法， 其特征在于， 所述步 骤S3具体如下： S31、 计算粘滞阶段的严重程度， 公式如下： 式中， STI代表粘滞阶段的严重程度， RPMbit‑stick‑max代表粘滞阶段钻头转速的最大值， RPMbit‑stick‑min代表粘滞阶段钻头转速的最小值， RPMsur‑avg代表转盘转速的平均值； S32、 计算滑脱阶段的严重程度， 公式如下： 式中， SLI代表滑脱阶段的严重程度， RPMbit‑slip‑max代表滑脱阶段钻头转速的最大值， RPMsur‑avg代表转盘转速的平均值； S33、 将粘滞阶段的严重程度STI和滑脱阶段的严重程度SLI相加计算得到粘滑振动严权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115324554 A 2重程度的评价指标 数值SSVS。 5.如权利要求1所述的钻头粘滑振动严重程度的评价及优化方法， 其特征在于， 所述步 骤S5中， 钻井操作参数包括钻压和转速 。 6.如权利要求5所述的钻头粘滑振动严重程度的评价及优化方法， 其特征在于， 所述步 骤S5中， 根据不同钻井操作参数条件下的SSVS与变化趋势， 调整钻井策略， 得到最佳的钻井 操作参数， 具体方法是： 当SSVS小于1时， 保持当前钻井操作参数不变； 当SSVS为1～1.25时， 向稳定运 转状态下的钻井操作参数小幅调整即可； 当SSVS为1.25～ 1.7时， 钻头表现为完全粘滑， 需要注意钻井设备安全并向稳定运转状 态下的钻井操作参数 方向进行调整； 当SSVS大于1.7时， 钻头表现为完全粘滑和高频扭转振荡相混合的状态， 需要停止钻 进， 检修设备确认无问题之后采取 稳定运转状态下的钻井操作参数重新钻进。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115324554 A 3