基于近钻头振动数据分析方法及应用研究

Research on Analysis Method and Application of Near-bit Vibration Data

黄 升 张 涛 柳贡慧 李 军 张 霞

通过分析近钻头振动数据能够及时判断井下工况，可减少钻头磨损，提高钻井质量。从信号处理的方向出发，通过对多组近钻头振动测量数据进行时域、频域以及时频域分析，得到振动信号的均值、方差、均方值，以及功率谱密度和短时傅里叶变换，与正常钻进时数据进行对比分析，找出粘滑工况的一般特征。在发生粘滑时，Ｘ轴和 Ｙ轴振动数据的均值、方差和均方值均变大，Ｘ轴尤为剧烈；Ｘ轴和 Ｙ轴的功率谱密度频谱增多，幅值增大，整体偏移横轴；短时傅里叶变换的三维时频图能够更加直观的观察到这一特征。研究结果表明，通过功率谱密度和短时傅里叶变换能够及时判断井下粘滑工况，预防钻头早期损坏，优化钻井过程，降低钻井成本。