及鉆井工況完整數(shù)據(jù)；
[0129](3)為井下工具狀態(tài)評估提供可靠數(shù)據(jù)支持，準(zhǔn)確記錄井下工具的工作時間，有助于提高井下工具的使用效率，節(jié)約鉆井成本；
[0130](4)識別并預(yù)測鉆井異常狀態(tài)，為鉆井決策的調(diào)整，鉆井參數(shù)、鉆具組合的優(yōu)化提供依據(jù)，達到減少鉆井故障或事故、提高鉆井安全性的目的；
[0131](5)為井下工具狀態(tài)的數(shù)字化追蹤，為井下工具的科學(xué)化維護及管理機制的建立打下重要基礎(chǔ)；
[0132](6)為鉆井工具的優(yōu)化設(shè)計提供重要的現(xiàn)場應(yīng)用數(shù)據(jù)。
[0133](7)依據(jù)巖石在破碎時主頻明顯依賴巖性的規(guī)律，可以通過對振動參數(shù)的分析，幫助識別地層巖性。
[0134]本發(fā)明通過黑匣子采集、存儲各個參數(shù)。每次起鉆或根據(jù)需求利用監(jiān)測裝置將存儲參數(shù)取出建立原始數(shù)據(jù)庫并以表格或曲線顯示。根據(jù)井下工具類型及黑匣子所處位置，選擇相應(yīng)的模型算法對數(shù)據(jù)進行解析，設(shè)定參數(shù)的正常閾值，進行特征提取，完成時域和頻譜分析。圖21是具體實施例中曲線示意圖，圖中縱坐標(biāo)為井深，橫坐標(biāo)為參數(shù)值，實現(xiàn)了對參數(shù)的回顯。圖22是壓力原始數(shù)據(jù)與濾波處理后的數(shù)據(jù)對比圖。由圖22可知，通過算法的處理后，數(shù)據(jù)曲線特性更加明顯，有利于深入分析數(shù)據(jù)。
[0135]綜上所述，本發(fā)明提出的一種基于黑匣子的井下工具狀態(tài)和鉆井工況監(jiān)測的方法及系統(tǒng)，黑匣子可以根據(jù)實際情況進行單點或多點靈活安裝，鉆井過程中監(jiān)測并記錄井下工具的包括溫度、壓力、扭矩、振動的參數(shù)信息，鉆井結(jié)束時，通過從黑匣子中讀取參數(shù)信息，建立數(shù)據(jù)庫，進而監(jiān)測井下工具的狀態(tài)及鉆井工況。
[0136]與現(xiàn)有的井下工具狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和方法相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0137](I)黑匣子監(jiān)測參數(shù)多，監(jiān)測范圍全面，不僅包括溫度、壓力信息，還包括振動、扭矩等重要的動力學(xué)參數(shù)信息，能夠為之后的綜合分析提供充足的數(shù)據(jù)源；
[0138](2)數(shù)據(jù)分析軟件更加符合現(xiàn)場需求，可以根據(jù)實際應(yīng)用選擇算法，以表格或曲線等多種方式顯示，更加直觀，對鉆井工具狀態(tài)和鉆井工況的診斷、評估更加準(zhǔn)確；
[0139](3)黑匣子應(yīng)用方便，適用范圍廣，可以集成到某一井下工具中，也可以單獨作為一個工具短節(jié)，按需單點或多點安裝于鉆具組合中。
[0140]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，可以通過計算機程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲于一般計算機可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory，ROM)或隨機存儲記憶體(Random AccessMemory，RAM)等。
[0141]本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以了解到本發(fā)明實施例列出的各種功能是通過硬件還是軟件來實現(xiàn)取決于特定的應(yīng)用和整個系統(tǒng)的設(shè)計要求。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對于每種特定的應(yīng)用，可以使用各種方法實現(xiàn)所述的功能，但這種實現(xiàn)不應(yīng)被理解為超出本發(fā)明實施例保護的范圍。
[0142]本發(fā)明中應(yīng)用了具體實施例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項】
1.一種黑匣子，其特征是，所述的黑匣子包括存儲模塊、傳感器模塊以及通信模塊， 其中，所述的傳感器模塊，與所述的存儲模塊相連接，用于采集參數(shù)信息，所述的參數(shù)信息包括溫度、壓力、扭矩以及振動；所述的存儲模塊，與所述的通信模塊相連接，用于將所述的參數(shù)信息進行存儲； 所述的通信模塊，用于發(fā)送所述的參數(shù)信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑匣子，其特征是，所述的黑匣子還包括: 供電模塊，分別與所述的存儲模塊、傳感器模塊以及通信模塊相連接，用于向所述的存儲模塊、傳感器模塊以及通信模塊供電。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的黑匣子，其特征是，所述的黑匣子還包括保護殼體，所述的保護殼體內(nèi)設(shè)置有密封保護裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑匣子，其特征是，所述的傳感器模塊包括溫度傳感器、壓力傳感器、MEMS三軸加速度傳感器以及應(yīng)變片扭矩傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑匣子，其特征是，所述的通信模塊包括: RS485接口，用于與地面進行通信； 通信接口，用于與井下隨鉆儀器進行通信。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑匣子，其特征是，所述的黑匣子集成至井下隨鉆儀器中。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑匣子，其特征是，所述的黑匣子單獨作為一個工具短節(jié)，單點或多點安裝于井下隨鉆儀器的任意節(jié)點。8.—種基于如權(quán)利要求1至7任意一項所述的黑匣子的井下工具狀態(tài)和鉆井工況監(jiān)測的方法，其特征是，所述的方法包括: 獲取黑匣子在鉆井過程中發(fā)送的參數(shù)信息，所述的參數(shù)信息包括溫度、壓力、扭矩以及振動； 根據(jù)所述的參數(shù)信息建立參數(shù)-時間數(shù)據(jù)庫； 獲取地面錄井的井深-時間數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述的參數(shù)-時間數(shù)據(jù)庫以及井深-時間數(shù)據(jù)庫建立參數(shù)-井深數(shù)據(jù)庫； 根據(jù)所述的參數(shù)-井深數(shù)據(jù)庫監(jiān)測井下工具狀態(tài)以及鉆井工況。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，所述的方法還包括: 獲取預(yù)先建立的計算模型； 獲取井下工具類型以及黑匣子的節(jié)點位置； 根據(jù)所述的工具類型以及節(jié)點位置選擇對應(yīng)的計算模型； 根據(jù)所述的計算模型對所述的參數(shù)-時間數(shù)據(jù)庫進行時域和頻域的解析； 獲取預(yù)先設(shè)定的參數(shù)閾值； 根據(jù)所述的參數(shù)閾值對解析后的參數(shù)-時間數(shù)據(jù)庫進行定性分析、定量計算以及特征提取，以定位井下工具發(fā)生異常的時間段或鉆井工況故障發(fā)生的時間段。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征是，所述的方法還包括: 根據(jù)所述的參數(shù)-井深數(shù)據(jù)庫以及井下工具發(fā)生異常的時間段診斷井下工具發(fā)生異常的原因； 根據(jù)所述的參數(shù)-井深數(shù)據(jù)庫以及鉆井工況故障發(fā)生的時間段診斷鉆井工況故障發(fā)生的原因。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征是，所述的方法還包括: 獲取井下工具規(guī)格參數(shù)； 將所述的參數(shù)-井深數(shù)據(jù)庫對照所述的井下工具規(guī)格參數(shù)，輸出井下工具的狀態(tài)評估?艮胃。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，所述的方法還包括: 根據(jù)所述的參數(shù)-井深數(shù)據(jù)庫，將所述的參數(shù)信息通過列表或曲線形式進行顯示。13.—種基于黑匣子的井下工具狀態(tài)和鉆井工況監(jiān)測的系統(tǒng)，其特征是，所述的系統(tǒng)包括監(jiān)測裝置、井下工具以及如權(quán)利要求1至7任意一項所述的黑匣子， 其中，所述的監(jiān)測裝置具體包括: 參數(shù)信息獲取模塊，用于獲取黑匣子在鉆井過程中發(fā)送的參數(shù)信息，所述的參數(shù)信息包括溫度、壓力、扭矩以及振動； 第一數(shù)據(jù)庫建立模塊，用于根據(jù)所述的參數(shù)信息建立參數(shù)-時間數(shù)據(jù)庫； 井深-時間數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取地面錄井的井深-時間數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)庫建立模塊，用于根據(jù)所述的參數(shù)-時間數(shù)據(jù)庫以及井深-時間數(shù)據(jù)庫建立參數(shù)_井深數(shù)據(jù)庫； 監(jiān)測模塊，用于根據(jù)所述的參數(shù)-井深數(shù)據(jù)庫監(jiān)測所述井下工具的狀態(tài)以及鉆井工況。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的監(jiān)測裝置還包括: 計算模型獲取模塊，用于獲取預(yù)先建立的計算模型； 類型以及位置獲取模塊，用于獲取井下工具類型以及黑匣子的節(jié)點位置； 計算模型選擇模塊，用于根據(jù)所述的工具類型以及節(jié)點位置選擇對應(yīng)的計算模型； 頻域時域解析模塊，用于根據(jù)所述的計算模型對所述的參數(shù)-時間數(shù)據(jù)庫進行時域和頻域的解析； 參數(shù)閾值獲取模塊，用于獲取預(yù)先設(shè)定的參數(shù)閾值； 故障時間段定位模塊，用于根據(jù)所述的參數(shù)閾值對解析后的參數(shù)-時間數(shù)據(jù)庫進行定性分析、定量計算以及特征提取，以定位井下工具發(fā)生異常的時間段或鉆井工況故障發(fā)生的時間段。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的監(jiān)測裝置還包括: 異常原因診斷模塊，用于根據(jù)所述的參數(shù)-井深數(shù)據(jù)庫以及井下工具發(fā)生異常的時間段診斷所述井下工具發(fā)生異常的原因； 故障原因診斷模塊，用于根據(jù)所述的參數(shù)-井深數(shù)據(jù)庫以及鉆井工況故障發(fā)生的時間段診斷鉆井工況故障發(fā)生的原因。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的監(jiān)測裝置還包括: 規(guī)格參數(shù)獲取模塊，用于獲取井下工具規(guī)格參數(shù)； 評估報告輸出模塊，用于將所述的參數(shù)-井深數(shù)據(jù)庫對照所述的井下工具規(guī)格參數(shù)，輸出井下工具的狀態(tài)評估報告。17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的監(jiān)測裝置還包括: 顯示模塊，用于根據(jù)所述的參數(shù)-井深數(shù)據(jù)庫，將所述的參數(shù)信息通過列表或曲線形式進行顯示。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種黑匣子、基于黑匣子的井下工具狀態(tài)和鉆井工況監(jiān)測的方法及系統(tǒng)，所述的黑匣子包括存儲模塊、傳感器模塊以及通信模塊，其中，所述的傳感器模塊，與所述的存儲模塊相連接，用于采集參數(shù)信息，所述的參數(shù)信息包括溫度、壓力、扭矩以及振動；所述的存儲模塊，與所述的通信模塊相連接，用于將所述的參數(shù)信息進行存儲；所述的通信模塊，用于發(fā)送所述的參數(shù)信息。黑匣子可以根據(jù)實際情況進行單點或多點靈活安裝，鉆井過程中監(jiān)測并記錄井下工具的包括溫度、壓力、扭矩、振動的參數(shù)信息，鉆井結(jié)束時，通過從黑匣子中讀取參數(shù)信息，建立數(shù)據(jù)庫，進而監(jiān)測井下工具的狀態(tài)及鉆井工況。
【IPC分類】E21B47/00, E21B47/26, E21B47/12
【公開號】CN105569633
【申請?zhí)枴緾N201510964720
【發(fā)明人】潘興明, 石倩, 黃衍福, 閆國興, 史宏江, 李鐵軍, 張春華, 趙博, 陶詩凱, 張國田, 李東陽, 李顯義, 路勝杰, 王晨, 羅西超, 見立銀, 陳睿
【申請人】中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院, 北京石油機械廠
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月21日