權(quán)利要求書(shū)： 1.一種基于螺旋輸送機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)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(cè)量開(kāi)始時(shí)，采集螺旋軸的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，在采集過(guò)程中，每當(dāng)螺旋軸的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)值等于螺旋軸的螺距數(shù)量值時(shí)計(jì)為一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期，依此劃分出多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期；

步驟2：根據(jù)螺旋輸送機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)周期開(kāi)始時(shí)刻的初始重量和結(jié)束時(shí)刻的實(shí)時(shí)重量，計(jì)算巖屑在轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)的實(shí)際輸送重量；

步驟3：測(cè)量結(jié)束時(shí)，若測(cè)量結(jié)束時(shí)刻采集到的螺旋軸的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)值等于螺旋軸的螺距數(shù)量值，則最后一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期為完整的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，求和各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)巖屑的實(shí)際輸送重量即得出測(cè)量期間巖屑的總重量；若測(cè)量結(jié)束時(shí)刻采集到的螺旋軸的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)值不等于螺旋軸的螺距數(shù)量值，則最后一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期為不完整的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，此時(shí)將前一轉(zhuǎn)動(dòng)周期結(jié)束時(shí)刻螺旋輸送機(jī)的實(shí)時(shí)重量作為該不完整轉(zhuǎn)動(dòng)周期的初始重量，結(jié)合測(cè)量結(jié)束時(shí)刻螺旋輸送機(jī)的實(shí)時(shí)重量計(jì)算該不完整轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)巖屑的實(shí)際輸送重量，最后結(jié)合其余各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)巖屑的實(shí)際輸送重量求和即得出測(cè)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(jī)實(shí)時(shí)測(cè)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(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期后，將轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)值歸零并重新累計(jì)，進(jìn)行后一轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)實(shí)時(shí)測(cè)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(shí)時(shí)重量均通過(guò)重量傳感器采集得出，且在采集初始重量和實(shí)時(shí)重量時(shí)，還通過(guò)縱向振動(dòng)傳感器同時(shí)對(duì)應(yīng)采集縱向方向的振動(dòng)加速度；之后先根據(jù)振動(dòng)加速度分別對(duì)初始重量和實(shí)時(shí)重量進(jìn)行校準(zhǔn)，再根據(jù)校準(zhǔn)后的初始重量和實(shí)時(shí)重量計(jì)算巖屑在轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)的實(shí)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(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量鉆井巖屑重量的方法，其特征在于：所述的校準(zhǔn)方法為：

G=G0*g/（g±g1）

式中，G表示校準(zhǔn)后的重量，G0表示校準(zhǔn)前的重量，g表示重力加速度，g1表示縱向方向的振動(dòng)加速度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的一種基于螺旋輸送機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)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(dòng)周期之間，前一轉(zhuǎn)動(dòng)周期結(jié)束時(shí)刻螺旋輸送機(jī)的實(shí)時(shí)重量為后一轉(zhuǎn)動(dòng)周期開(kāi)始時(shí)刻螺旋輸送機(jī)的初始重量。

說(shuō)明書(shū)： 一種基于螺旋輸送機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)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(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量鉆井巖屑重量的方法。

背景技術(shù)

隨著頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的持續(xù)推進(jìn)，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(yè)巖氣部署的水平井中90%為三維水平井，而且水平段越來(lái)越長(zhǎng)。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(yán)重影響鉆具使用壽命和鉆進(jìn)安全，造成工程延遲成本增加。同時(shí)井眼清潔不足還可能導(dǎo)致測(cè)井工具下入難，下套管固井難，固井質(zhì)量差等問(wèn)題。而巖屑計(jì)量是評(píng)判鉆井過(guò)程中井內(nèi)巖屑返出情況的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過(guò)巖屑計(jì)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(shí)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(duì)都普遍配備了巖屑不落地裝置，即依靠螺旋輸送機(jī)進(jìn)行巖屑輸送，巖屑從螺旋輸送機(jī)一端的進(jìn)料口進(jìn)入，在螺旋軸的帶動(dòng)下從另一端的出料口輸出。但這類螺旋輸送機(jī)通常只具備輸送功能，而不能在輸送過(guò)程中對(duì)輸送的巖屑進(jìn)行在線計(jì)量，因而亟需研究能夠在輸送過(guò)程中實(shí)現(xiàn)巖屑在線計(jì)量的新技術(shù)，以便于實(shí)時(shí)判斷井底巖屑情況，從而保障長(zhǎng)水平段鉆井的安全性和提高鉆進(jìn)效率。

另外，公開(kāi)號(hào)為CN210719361U的現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)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(gè)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(kāi)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(dòng)電機(jī)，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(shí)檢測(cè)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(dòng)翻轉(zhuǎn)倒出巖屑，此段時(shí)間不能進(jìn)入巖屑，否則無(wú)法計(jì)量，其存在計(jì)量不連續(xù)的技術(shù)問(wèn)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(wèn)題，提供了一種基于螺旋輸送機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量鉆井巖屑重量的方法，本發(fā)明以螺旋輸送機(jī)為基礎(chǔ)，能夠從任一時(shí)刻開(kāi)始實(shí)現(xiàn)鉆井返出巖屑的實(shí)時(shí)在線精確計(jì)量，從而為井底巖屑狀況的判別提供有效依據(jù)。

為實(shí)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(jī)實(shí)時(shí)測(cè)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(cè)量開(kāi)始時(shí)，采集螺旋軸的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，在采集過(guò)程中，每當(dāng)螺旋軸的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)值等于螺旋軸的螺距數(shù)量值時(shí)計(jì)為一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期，依此劃分出多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期；

步驟2：根據(jù)螺旋輸送機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)周期開(kāi)始時(shí)刻的初始重量和結(jié)束時(shí)刻的實(shí)時(shí)重量，計(jì)算巖屑在轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)的實(shí)際輸送重量；

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

所述步驟1中，每劃分出一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期后，將轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)值歸零并重新累計(jì)，進(jìn)行后一轉(zhuǎn)動(dòng)周期的劃分。

所述步驟2中，初始重量和實(shí)時(shí)重量均通過(guò)重量傳感器采集得出，且在采集初始重量和實(shí)時(shí)重量時(shí)，還通過(guò)縱向振動(dòng)傳感器同時(shí)對(duì)應(yīng)采集縱向方向的振動(dòng)加速度；之后先根據(jù)振動(dòng)加速度分別對(duì)初始重量和實(shí)時(shí)重量進(jìn)行校準(zhǔn)，再根據(jù)校準(zhǔn)后的初始重量和實(shí)時(shí)重量計(jì)算巖屑在轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)的實(shí)際輸送重量。

所述的校準(zhǔn)方法為：

G=G0*g/（g±g1）

式中，G表示校準(zhǔn)后的重量，G0表示校準(zhǔn)前的重量，g表示重力加速度，g1表示縱向方向的振動(dòng)加速度。

所述步驟2中，相鄰兩轉(zhuǎn)動(dòng)周期之間，前一轉(zhuǎn)動(dòng)周期結(jié)束時(shí)刻螺旋輸送機(jī)的實(shí)時(shí)重量為后一轉(zhuǎn)動(dòng)周期開(kāi)始時(shí)刻螺旋輸送機(jī)的初始重量。

采用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明以螺旋輸送機(jī)為基礎(chǔ)，能夠從任一時(shí)刻開(kāi)始實(shí)現(xiàn)鉆井返出巖屑實(shí)時(shí)在線精確計(jì)量，同時(shí)能夠記錄保存每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的巖屑重量值，可滿足現(xiàn)場(chǎng)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(guò)簡(jiǎn)單增加幾個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的改裝，適應(yīng)性強(qiáng)，能簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行改裝。

3、本發(fā)明因?yàn)椴捎昧穗x散點(diǎn)的巖屑重量采樣值來(lái)描述整個(gè)測(cè)量時(shí)間段的巖屑重量，無(wú)需對(duì)進(jìn)料口和出料口進(jìn)行控制干預(yù)，因而抗干擾能力強(qiáng)，能夠高精度地得出測(cè)量時(shí)間段內(nèi)巖屑的重量值。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記為：1、螺旋輸送機(jī)，2、螺旋軸，3、進(jìn)料口，4、出料口，5、重量傳感器，6、縱向振動(dòng)傳感器，7、螺旋探測(cè)器，8、轉(zhuǎn)速器，9、支撐柱。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于螺旋輸送機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量鉆井巖屑重量的方法，如圖1所示，螺旋輸送機(jī)1可通過(guò)支撐柱9固定在地面上，其包括螺旋軸2、進(jìn)料口3和出料口4，進(jìn)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(jìn)料和出料。該方法既適用于啟動(dòng)螺旋輸送機(jī)1開(kāi)始輸送巖屑時(shí)對(duì)巖屑的重量進(jìn)行精確計(jì)量，也適用于在輸送巖屑過(guò)程中從任一時(shí)刻開(kāi)始對(duì)巖屑的重量進(jìn)行精確計(jì)量。其具體包括如下步驟：

步驟1：測(cè)量開(kāi)始時(shí)，從測(cè)量開(kāi)始時(shí)刻起采集螺旋軸2的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，螺旋軸2每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)值累計(jì)加1。在采集過(guò)程中，每當(dāng)螺旋軸2的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)值等于螺旋軸2的螺距數(shù)量值時(shí)計(jì)為一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期；且每劃分出一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期后，將轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)值歸零并重新累計(jì)，進(jìn)行后一轉(zhuǎn)動(dòng)周期的劃分，依此劃分出多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期，直至測(cè)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(shí)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(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)周期的劃分，能夠在后一轉(zhuǎn)動(dòng)周期開(kāi)始時(shí)，使前一轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)1在轉(zhuǎn)動(dòng)周期開(kāi)始時(shí)刻的初始重量和結(jié)束時(shí)刻的實(shí)時(shí)重量，計(jì)算巖屑在轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)的實(shí)際輸送重量。每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)的實(shí)際輸送重量在后一轉(zhuǎn)動(dòng)周期開(kāi)始時(shí)自動(dòng)從螺旋輸送機(jī)1的出料口4輸出。

本步驟中，初始重量和實(shí)時(shí)重量均通過(guò)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?jī)?yōu)選為兩個(gè)，初始重量和實(shí)時(shí)重量均為兩個(gè)重量傳感器5測(cè)量值之和。另外，在采集初始重量和實(shí)時(shí)重量時(shí)，還優(yōu)選通過(guò)設(shè)置在其中一根支撐柱9上的縱向振動(dòng)傳感器6同時(shí)對(duì)應(yīng)采集縱向方向的振動(dòng)加速度，以便于對(duì)初始重量和實(shí)時(shí)重量進(jìn)行校準(zhǔn)，消除輸送過(guò)程中振動(dòng)對(duì)計(jì)量的影響，從而提高測(cè)量的精確性。具體的，在轉(zhuǎn)動(dòng)周期開(kāi)始時(shí)刻，通過(guò)重量傳感器5采用該時(shí)刻的初始重量，同時(shí)通過(guò)縱向振動(dòng)傳感器6采集該時(shí)刻的振動(dòng)加速度。在轉(zhuǎn)動(dòng)周期結(jié)束時(shí)刻，通過(guò)重量傳感器5采用該時(shí)刻的實(shí)時(shí)重量，同時(shí)通過(guò)縱向振動(dòng)傳感器6采集該時(shí)刻的振動(dòng)加速度。采集之后，先根據(jù)對(duì)應(yīng)的振動(dòng)加速度分別對(duì)初始重量和實(shí)時(shí)重量進(jìn)行校準(zhǔn)，再由校準(zhǔn)后的實(shí)時(shí)重量減去初始重量即能夠計(jì)算得出巖屑在轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)的實(shí)際輸送重量。

進(jìn)一步的，所述的校準(zhǔn)方法為：

G=G0*g/（g±g1）

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

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

步驟3：測(cè)量結(jié)束時(shí)，若測(cè)量結(jié)束時(shí)刻采集到的螺旋軸2的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)值等于螺旋軸2的螺距數(shù)量值，則最后一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期為完整的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，求和各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)巖屑的實(shí)際輸送重量即得出測(cè)量期間巖屑的總重量；若測(cè)量結(jié)束時(shí)刻采集到的螺旋軸2的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)值不等于螺旋軸2的螺距數(shù)量值，則最后一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期為不完整的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，此時(shí)將前一轉(zhuǎn)動(dòng)周期結(jié)束時(shí)刻螺旋輸送機(jī)1的實(shí)時(shí)重量作為該不完整轉(zhuǎn)動(dòng)周期的初始重量，結(jié)合測(cè)量結(jié)束時(shí)刻螺旋輸送機(jī)1的實(shí)時(shí)重量計(jì)算該不完整轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)巖屑的實(shí)際輸送重量，最后結(jié)合其余各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)巖屑的實(shí)際輸送重量求和即得出測(cè)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(shí)時(shí)重量均為校準(zhǔn)后的重量。

本步驟中，若測(cè)量結(jié)束時(shí)刻采集到的螺旋軸2的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)值不等于螺旋軸2的螺距數(shù)量值，則最后一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期為不完整的轉(zhuǎn)動(dòng)周期。那么巖屑在該不完整轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)實(shí)際輸送重量的計(jì)算方法為：

設(shè)定螺旋軸的螺距數(shù)量值為n，測(cè)量結(jié)束時(shí)刻采集到的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)值為m，測(cè)量結(jié)束時(shí)刻校準(zhǔn)后的實(shí)時(shí)重量為G2，前一轉(zhuǎn)動(dòng)周期結(jié)束時(shí)刻校準(zhǔn)后的實(shí)時(shí)重量為G1,該實(shí)時(shí)重量G1作為該不完整轉(zhuǎn)動(dòng)周期開(kāi)始時(shí)刻的初始重量, 則該不完整的轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)的實(shí)際輸送重量為：

M=m/n*（G2-G1）

式中M表示該不完整的轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)的實(shí)際輸送重量。

本發(fā)明可通過(guò)設(shè)置在螺旋軸2上方的螺旋探測(cè)器7以激光等非接觸信號(hào)采集轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，或通過(guò)設(shè)置在螺旋輸送機(jī)1動(dòng)力軸上的轉(zhuǎn)速器8采集轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)。另外，重量傳感器5、縱向振動(dòng)傳感器6、螺旋探測(cè)器7/轉(zhuǎn)速器8均與井場(chǎng)控制中心的處理器相連，整個(gè)測(cè)量過(guò)程中涉及到的信息收集、計(jì)算等均可通過(guò)井場(chǎng)控制中心的處理器進(jìn)行處理。

最后申請(qǐng)人采用本發(fā)明所述方法從任意時(shí)刻開(kāi)始進(jìn)行1小時(shí)的測(cè)試，同時(shí)在出料口4處設(shè)置儲(chǔ)料罐進(jìn)行收集驗(yàn)證，最后將兩者對(duì)比可知，本發(fā)明的計(jì)量精準(zhǔn)度能達(dá)到1%，精準(zhǔn)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(shí)施方式，本說(shuō)明書(shū)中所公開(kāi)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(kāi)的所有特征、或所有方法或過(guò)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。