權(quán)利要求書： 1.一種基于螺旋輸送機實時測量鉆井巖屑重量的方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：測量開始時，采集螺旋軸的轉(zhuǎn)動圈數(shù)，在采集過程中，每當(dāng)螺旋軸的轉(zhuǎn)動圈數(shù)值等于螺旋軸的螺距數(shù)量值時計為一個轉(zhuǎn)動周期，依此劃分出多個轉(zhuǎn)動周期；

步驟2：根據(jù)螺旋輸送機在轉(zhuǎn)動周期開始時刻的初始重量和結(jié)束時刻的實時重量，計算巖屑在轉(zhuǎn)動周期內(nèi)的實際輸送重量；

步驟3：測量結(jié)束時，若測量結(jié)束時刻采集到的螺旋軸的轉(zhuǎn)動圈數(shù)值等于螺旋軸的螺距數(shù)量值，則最后一個轉(zhuǎn)動周期為完整的轉(zhuǎn)動周期，求和各個轉(zhuǎn)動周期內(nèi)巖屑的實際輸送重量即得出測量期間巖屑的總重量；若測量結(jié)束時刻采集到的螺旋軸的轉(zhuǎn)動圈數(shù)值不等于螺旋軸的螺距數(shù)量值，則最后一個轉(zhuǎn)動周期為不完整的轉(zhuǎn)動周期，此時將前一轉(zhuǎn)動周期結(jié)束時刻螺旋輸送機的實時重量作為該不完整轉(zhuǎn)動周期的初始重量，結(jié)合測量結(jié)束時刻螺旋輸送機的實時重量計算該不完整轉(zhuǎn)動周期內(nèi)巖屑的實際輸送重量，最后結(jié)合其余各個轉(zhuǎn)動周期內(nèi)巖屑的實際輸送重量求和即得出測量期間巖屑的總重量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于螺旋輸送機實時測量鉆井巖屑重量的方法，其特征在于：所述步驟1中，每劃分出一個轉(zhuǎn)動周期后，將轉(zhuǎn)動圈數(shù)值歸零并重新累計，進行后一轉(zhuǎn)動周期的劃分。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于螺旋輸送機實時測量鉆井巖屑重量的方法，其特征在于：所述步驟2中，初始重量和實時重量均通過重量傳感器采集得出，且在采集初始重量和實時重量時，還通過縱向振動傳感器同時對應(yīng)采集縱向方向的振動加速度；之后先根據(jù)振動加速度分別對初始重量和實時重量進行校準，再根據(jù)校準后的初始重量和實時重量計算巖屑在轉(zhuǎn)動周期內(nèi)的實際輸送重量。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于螺旋輸送機實時測量鉆井巖屑重量的方法，其特征在于：所述的校準方法為：

G=G0*g/（g±g1）

式中，G表示校準后的重量，G0表示校準前的重量，g表示重力加速度，g1表示縱向方向的振動加速度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的一種基于螺旋輸送機實時測量鉆井巖屑重量的方法，其特征在于：所述步驟2中，相鄰兩轉(zhuǎn)動周期之間，前一轉(zhuǎn)動周期結(jié)束時刻螺旋輸送機的實時重量為后一轉(zhuǎn)動周期開始時刻螺旋輸送機的初始重量。

說明書： 一種基于螺旋輸送機實時測量鉆井巖屑重量的方法技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于螺旋輸送機實時測量鉆井巖屑重量的方法。

背景技術(shù)

隨著頁巖氣勘探開發(fā)的持續(xù)推進，川渝地區(qū)大位移井、水平井，特別是三維叢式水平井大幅增加，其中頁巖氣部署的水平井中90%為三維水平井，而且水平段越來越長。水平井鉆井中，大斜度段和水平井段的下井壁位置極易形成巖屑床堆積，造成摩阻、扭矩大幅增加，還可能導(dǎo)致卡鉆、憋泵等復(fù)雜情況，嚴重影響鉆具使用壽命和鉆進安全，造成工程延遲成本增加。同時井眼清潔不足還可能導(dǎo)致測井工具下入難，下套管固井難，固井質(zhì)量差等問題。而巖屑計量是評判鉆井過程中井內(nèi)巖屑返出情況的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過巖屑計量可以表征井內(nèi)巖屑的剩余量，利于工程技術(shù)人員及時制定措施，減少井下事故。

目前，根據(jù)最新的環(huán)保要求，當(dāng)前鉆井隊都普遍配備了巖屑不落地裝置，即依靠螺旋輸送機進行巖屑輸送，巖屑從螺旋輸送機一端的進料口進入，在螺旋軸的帶動下從另一端的出料口輸出。但這類螺旋輸送機通常只具備輸送功能，而不能在輸送過程中對輸送的巖屑進行在線計量，因而亟需研究能夠在輸送過程中實現(xiàn)巖屑在線計量的新技術(shù)，以便于實時判斷井底巖屑情況，從而保障長水平段鉆井的安全性和提高鉆進效率。

另外，公開號為CN210719361U的現(xiàn)有技術(shù)公開了一種新型的巖屑稱重裝置，其包括固定支架和圓弧形料斗，所述固定支架由豎直支架和兩個L形支架一體形成，在固定支架低端的L形支架上設(shè)置有料斗，所述料斗與固定支架連接處設(shè)置有稱重傳感器，在料斗底部的固定支架兩側(cè)安裝有接近開關(guān)，所述稱重傳感器連接有顯示器，所述料斗底部安裝有震動電機，所述固定支架上設(shè)置有液壓搖臂，用于連接固定支架和料斗。雖然該技術(shù)能夠?qū)崟r檢測巖屑數(shù)據(jù)，但需要定制設(shè)備，巖屑裝到設(shè)定料位后，就要自動翻轉(zhuǎn)倒出巖屑，此段時間不能進入巖屑，否則無法計量，其存在計量不連續(xù)的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，提供了一種基于螺旋輸送機實時測量鉆井巖屑重量的方法，本發(fā)明以螺旋輸送機為基礎(chǔ)，能夠從任一時刻開始實現(xiàn)鉆井返出巖屑的實時在線精確計量，從而為井底巖屑狀況的判別提供有效依據(jù)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于螺旋輸送機實時測量鉆井巖屑重量的方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：測量開始時，采集螺旋軸的轉(zhuǎn)動圈數(shù)，在采集過程中，每當(dāng)螺旋軸的轉(zhuǎn)動圈數(shù)值等于螺旋軸的螺距數(shù)量值時計為一個轉(zhuǎn)動周期，依此劃分出多個轉(zhuǎn)動周期；

步驟2：根據(jù)螺旋輸送機在轉(zhuǎn)動周期開始時刻的初始重量和結(jié)束時刻的實時重量，計算巖屑在轉(zhuǎn)動周期內(nèi)的實際輸送重量；

步驟3：測量結(jié)束時，若測量結(jié)束時刻采集到的螺旋軸的轉(zhuǎn)動圈數(shù)值等于螺旋軸的螺距數(shù)量值，則最后一個轉(zhuǎn)動周期為完整的轉(zhuǎn)動周期，求和各個轉(zhuǎn)動周期內(nèi)巖屑的實際輸送重量即得出測量期間巖屑的總重量；若測量結(jié)束時刻采集到的螺旋軸的轉(zhuǎn)動圈數(shù)值不等于螺旋軸的螺距數(shù)量值，則最后一個轉(zhuǎn)動周期為不完整的轉(zhuǎn)動周期，此時將前一轉(zhuǎn)動周期結(jié)束時刻螺旋輸送機的實時重量作為該不完整轉(zhuǎn)動周期的初始重量，結(jié)合測量結(jié)束時刻螺旋輸送機的實時重量計算該不完整轉(zhuǎn)動周期內(nèi)巖屑的實際輸送重量，最后結(jié)合其余各個轉(zhuǎn)動周期內(nèi)巖屑的實際輸送重量求和即得出測量期間巖屑的總重量。

所述步驟1中，每劃分出一個轉(zhuǎn)動周期后，將轉(zhuǎn)動圈數(shù)值歸零并重新累計，進行后一轉(zhuǎn)動周期的劃分。

所述步驟2中，初始重量和實時重量均通過重量傳感器采集得出，且在采集初始重量和實時重量時，還通過縱向振動傳感器同時對應(yīng)采集縱向方向的振動加速度；之后先根據(jù)振動加速度分別對初始重量和實時重量進行校準，再根據(jù)校準后的初始重量和實時重量計算巖屑在轉(zhuǎn)動周期內(nèi)的實際輸送重量。

所述的校準方法為：

G=G0*g/（g±g1）

式中，G表示校準后的重量，G0表示校準前的重量，g表示重力加速度，g1表示縱向方向的振動加速度。

所述步驟2中，相鄰兩轉(zhuǎn)動周期之間，前一轉(zhuǎn)動周期結(jié)束時刻螺旋輸送機的實時重量為后一轉(zhuǎn)動周期開始時刻螺旋輸送機的初始重量。

采用本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、本發(fā)明以螺旋輸送機為基礎(chǔ)，能夠從任一時刻開始實現(xiàn)鉆井返出巖屑實時在線精確計量，同時能夠記錄保存每個時間點的巖屑重量值，可滿足現(xiàn)場操作人員不同的監(jiān)控需求，為井底巖屑狀況的判別提供了有效依據(jù)。

2、本發(fā)明可通過簡單增加幾個傳感器實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的改裝，適應(yīng)性強，能簡單、經(jīng)濟的對現(xiàn)場進行改裝。

3、本發(fā)明因為采用了離散點的巖屑重量采樣值來描述整個測量時間段的巖屑重量，無需對進料口和出料口進行控制干預(yù)，因而抗干擾能力強，能夠高精度地得出測量時間段內(nèi)巖屑的重量值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標記為：1、螺旋輸送機，2、螺旋軸，3、進料口，4、出料口，5、重量傳感器，6、縱向振動傳感器，7、螺旋探測器，8、轉(zhuǎn)速器，9、支撐柱。

具體實施方式

本發(fā)明公開了一種基于螺旋輸送機實時測量鉆井巖屑重量的方法，如圖1所示，螺旋輸送機1可通過支撐柱9固定在地面上，其包括螺旋軸2、進料口3和出料口4，進料口3和出料口4分別設(shè)置在螺旋軸2兩端的上部和下部，用于巖屑的進料和出料。該方法既適用于啟動螺旋輸送機1開始輸送巖屑時對巖屑的重量進行精確計量，也適用于在輸送巖屑過程中從任一時刻開始對巖屑的重量進行精確計量。其具體包括如下步驟：

步驟1：測量開始時，從測量開始時刻起采集螺旋軸2的轉(zhuǎn)動圈數(shù)，螺旋軸2每轉(zhuǎn)動一圈，轉(zhuǎn)動圈數(shù)值累計加1。在采集過程中，每當(dāng)螺旋軸2的轉(zhuǎn)動圈數(shù)值等于螺旋軸2的螺距數(shù)量值時計為一個轉(zhuǎn)動周期；且每劃分出一個轉(zhuǎn)動周期后，將轉(zhuǎn)動圈數(shù)值歸零并重新累計，進行后一轉(zhuǎn)動周期的劃分，依此劃分出多個轉(zhuǎn)動周期，直至測量結(jié)束。

本步驟中，螺旋軸2的螺距數(shù)量是指螺旋軸2上螺牙之間間距的數(shù)量，其具體數(shù)據(jù)可根據(jù)實際使用的螺旋軸2得出。以螺旋軸2的螺距數(shù)量值為依據(jù)進行轉(zhuǎn)動周期的劃分，能夠在后一轉(zhuǎn)動周期開始時，使前一轉(zhuǎn)動周期內(nèi)的巖屑剛好全部從出料口4輸出。

步驟2：根據(jù)螺旋輸送機1在轉(zhuǎn)動周期開始時刻的初始重量和結(jié)束時刻的實時重量，計算巖屑在轉(zhuǎn)動周期內(nèi)的實際輸送重量。每個轉(zhuǎn)動周期內(nèi)的實際輸送重量在后一轉(zhuǎn)動周期開始時自動從螺旋輸送機1的出料口4輸出。

本步驟中，初始重量和實時重量均通過設(shè)置在支撐柱9下方的重量傳感器5采集得出，重量傳感器5的數(shù)量優(yōu)選為兩個，初始重量和實時重量均為兩個重量傳感器5測量值之和。另外，在采集初始重量和實時重量時，還優(yōu)選通過設(shè)置在其中一根支撐柱9上的縱向振動傳感器6同時對應(yīng)采集縱向方向的振動加速度，以便于對初始重量和實時重量進行校準，消除輸送過程中振動對計量的影響，從而提高測量的精確性。具體的，在轉(zhuǎn)動周期開始時刻，通過重量傳感器5采用該時刻的初始重量，同時通過縱向振動傳感器6采集該時刻的振動加速度。在轉(zhuǎn)動周期結(jié)束時刻，通過重量傳感器5采用該時刻的實時重量，同時通過縱向振動傳感器6采集該時刻的振動加速度。采集之后，先根據(jù)對應(yīng)的振動加速度分別對初始重量和實時重量進行校準，再由校準后的實時重量減去初始重量即能夠計算得出巖屑在轉(zhuǎn)動周期內(nèi)的實際輸送重量。

進一步的，所述的校準方法為：

G=G0*g/（g±g1）

式中，G表示校準后的重量，G0表示校準前的重量，g表示重力加速度，g1表示縱向方向的振動加速度，±表示加速度方向向下或向上。

本步驟中，由于轉(zhuǎn)動周期是連續(xù)的，因此相鄰兩轉(zhuǎn)動周期之間，前一轉(zhuǎn)動周期結(jié)束時刻螺旋輸送機1的實時重量即為后一轉(zhuǎn)動周期開始時刻螺旋輸送機1的初始重量。

步驟3：測量結(jié)束時，若測量結(jié)束時刻采集到的螺旋軸2的轉(zhuǎn)動圈數(shù)值等于螺旋軸2的螺距數(shù)量值，則最后一個轉(zhuǎn)動周期為完整的轉(zhuǎn)動周期，求和各個轉(zhuǎn)動周期內(nèi)巖屑的實際輸送重量即得出測量期間巖屑的總重量；若測量結(jié)束時刻采集到的螺旋軸2的轉(zhuǎn)動圈數(shù)值不等于螺旋軸2的螺距數(shù)量值，則最后一個轉(zhuǎn)動周期為不完整的轉(zhuǎn)動周期，此時將前一轉(zhuǎn)動周期結(jié)束時刻螺旋輸送機1的實時重量作為該不完整轉(zhuǎn)動周期的初始重量，結(jié)合測量結(jié)束時刻螺旋輸送機1的實時重量計算該不完整轉(zhuǎn)動周期內(nèi)巖屑的實際輸送重量，最后結(jié)合其余各個轉(zhuǎn)動周期內(nèi)巖屑的實際輸送重量求和即得出測量期間巖屑的總重量。其中，本步驟所涉及到的初始重量和實時重量均為校準后的重量。

本步驟中，若測量結(jié)束時刻采集到的螺旋軸2的轉(zhuǎn)動圈數(shù)值不等于螺旋軸2的螺距數(shù)量值，則最后一個轉(zhuǎn)動周期為不完整的轉(zhuǎn)動周期。那么巖屑在該不完整轉(zhuǎn)動周期內(nèi)實際輸送重量的計算方法為：

設(shè)定螺旋軸的螺距數(shù)量值為n，測量結(jié)束時刻采集到的轉(zhuǎn)動圈數(shù)值為m，測量結(jié)束時刻校準后的實時重量為G2，前一轉(zhuǎn)動周期結(jié)束時刻校準后的實時重量為G1,該實時重量G1作為該不完整轉(zhuǎn)動周期開始時刻的初始重量, 則該不完整的轉(zhuǎn)動周期內(nèi)的實際輸送重量為：

M=m/n*（G2-G1）

式中M表示該不完整的轉(zhuǎn)動周期內(nèi)的實際輸送重量。

本發(fā)明可通過設(shè)置在螺旋軸2上方的螺旋探測器7以激光等非接觸信號采集轉(zhuǎn)動圈數(shù)，或通過設(shè)置在螺旋輸送機1動力軸上的轉(zhuǎn)速器8采集轉(zhuǎn)動圈數(shù)。另外，重量傳感器5、縱向振動傳感器6、螺旋探測器7/轉(zhuǎn)速器8均與井場控制中心的處理器相連，整個測量過程中涉及到的信息收集、計算等均可通過井場控制中心的處理器進行處理。

最后申請人采用本發(fā)明所述方法從任意時刻開始進行1小時的測試，同時在出料口4處設(shè)置儲料罐進行收集驗證，最后將兩者對比可知，本發(fā)明的計量精準度能達到1%，精準度高，能夠有效地為井底巖屑狀況的判別提供依據(jù)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，本說明書中所公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的替代特征加以替換；所公開的所有特征、或所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以任何方式組合。