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典型参数的测量原理与数学建模 尹存涛 (四川信息职业技术学院机电工程系，广元628017) 摘 要：钻井过程参数是钻井过程中分析油气井油气储藏情况的最基础数据。参数数量很多，按其来源可 以分为直测参数和派生参数。直测参数是指通过传感器直接测量得到的相关电压、电流信号等参数；派生参数 是通过一个或多个直测参数的数学模型计算得到的参数。本文对钻井典型参数的数学建模、测量方法和工况判 断进行了深入的研究。 关键词：钻井 直测参数 派生参数 数学建模 工况判断 1直测参数原理和数学模型 y=(竹+l—yf)／(戈f+1一戈1)×(髫一茗f)+孔 1．1大钩负荷 该计算方法速度较快，基本上能满足精度要求。 大钩负荷是钻井过程中一个非常重要的参数，表示 1．2大钩高度 大钩承载的负荷值。通过对大钩负荷状态的判断，可计算 大钩高度是钻井参数中另一个非常重要的参数，表示 出钻井过程的时间参数(重载时间、停工时间、卡瓦时间、 大钩离钻井平台的相对位置。由大钩高度可派生出标准 起下钻时间和划眼时间等)。 井深、钻头位置、大钩速度、钻时、钻头进尺等和大钩移动 大钩负荷测量系统由死绳固定器(参见图1)、拉力传 情况有关的参数。因此，大钩高度的测量及其精度在钻井 感器、指示仪、液电变送器、阻尼器、排气阀和液压软管等 参数仪中显得尤为重要。 组成。钻机提升系统的钢丝绳死端沿死绳固定绳轮的绳 大钩高度传感器采用绝对位置光电编码器，安装于钢 槽固定在夹板上，大钩上的悬重G通过滑轮组N使死绳 丝绳滚筒的导气笼头处，由测出的脉冲数计算大钩移动 受到拉力F，再通过绳轮上的力臂传递给拉力传感器，使 的距离。其测量原理结构图可用图3表示。 液压膜盒产生挤压，通过液电变送器得到压力信号p，大 钩负荷G即与该压力信号成正比，其数学模型如下： c=争×JI、r×s×p 式中：N为钻机提升系统钢丝绳的股数；s为传感器 液压膜盒受压面积；z为死绳拉力至绳轮转动中心的距 离；L为传感器拉力至绳轮转动中心的距离。 图3大钩而度测量原理图 通过测量原理图容易推导出每接收到一个脉冲大钩 移动的距离H： 式中：N为钢丝绳股数；n为滚筒每圈脉冲数；R；为第 i层钢丝绳中心距滚筒中心的距离；D为滚筒直径；d为钢 丝绳直径。 田lyL绳I创业置膏 由距离H及通过接近开关测出的正反脉冲数即可计 大钩负荷采用5点线形刻度进行计算。假设5点为 算大钩高度以及其它与高度有关的参数，其具体计算如 下：设正转记数为N1，溢出标志为F1；反转记数为N2，溢 )(0、x-、x：…)(4，对应的大钩负荷值为Y0、Y。、Y：…Y。，当前 的大钩负荷电压值为x，则对应大钩负荷Y可用下面的 出标志为F2。 int 方法计算。 T1；intT2； IntI： ／／预算。至7层的K系数并存人静态数组 For 4 I=0to Ifxi≤x≤xi+l 万方数据 6 现代制造技术与装