本发明涉及钻井控制领域，尤其涉及一种钻井滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法。
背景技术：
水平井、大位移井滑动钻进过程中摩阻大，钻压难以有效施加到钻头上，造成钻井速度慢、效率低。扭摆减阻技术的发展为解决这一问题带来了希望，但目前扭摆减阻技术尚处于试验阶段，尚不完全成熟，扭摆减阻作业过程中设置的扭矩极限仍然依靠经验获取或事先通过计算分析获得，因此与井下实际情况会有一定的误差，导致顶驱扭摆作业不能发挥最佳效果。
申请号为201610387808.9的专利中公开了一种提高滑动钻进效率的扭摆减阻方法；此方法还存在以下问题：需要输入大量基础数据，过程繁琐；基础数据来源的准确性缺乏保证；计算过程及控制过程无法实现全自动闭环控制；不能根据实时钻压大小同步调整正反扭的扭矩极限，以实现工具面实时控制的基础上尽可能降低摩阻，提高钻速。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种钻井滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种钻井滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法，包括以下步骤：
s1、钻具旋转过程中采集悬重、立压的参数作为基础数据，并根据所述基础数据计算钻压值；
s2、在不同钻压下，采集钻具旋转状态下的扭矩值，并建立钻压-钻头扭矩的线性对应关系；
s3、在滑动钻进的过程中，实时采集所述悬重和立压值，并计算实时钻压，根据所述实时钻压，在步骤s2所述的钻压-钻头扭矩的线性对应关系的基础上，得出滑动钻进过程中实时的钻头扭矩；
s4、分别设置正扭安全系数和反扭安全系数；
s5、根据井眼轨迹、钻具组合和旋转钻进状态下的扭矩值，计算井眼摩擦系数以及从井底到井口的扭矩分布；
s6、在扭摆钻进过程中利用步骤s5中的所述井眼摩擦系数和所述扭矩分布结合实时钻压，计算实时钻头扭矩、反扭矩影响范围和扭摆扭矩极限值；
s7、通过控制驱动启停，实时控制扭摆扭矩极限。
优选的，步骤s1中所述的钻压值的计算方式包括：根据下方钻具和钻进状态下的悬重差值进行计算，或结合所述悬重和立压进行计算。
优选的，步骤s2中所述钻具旋转状态下的扭矩值包括空转下放时的扭矩值和钻进状态下的扭矩值。
优选的，所述空转下放时的扭矩值为钻具扭矩；所述空转下放时的扭矩值和所述钻进状态下的扭矩值两者之间的差值，为钻头扭矩。
优选的，所述正扭安全系数和所述反扭安全系数的设置依据为：当钻具摩擦系数、泥浆润滑性能和井眼清洁的情况稳定不变时，所述安全系数为1；为确保工具面稳定，可调大安全系数；当机械钻速过低时，井底部分钻具的静摩擦系数大于滑动摩擦系数，承受更大的反扭矩，可调小安全系数。
优选的，步骤s1中采集的所述基础数据需要通过数据处理消除数据波动的影响。
优选的，所述消除数据波动的影响的方法包括：选用其中位置、算数平均值、地推平均值或中位值平均滤波作为基础数据。
优选的，步骤s2中所述扭矩值的采集方法为：利用旋转系统电流进行换算。
优选的，所述滑动钻进包含扭摆钻进。
本发明的有益效果是：本发明所述的滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法，可以实时采集钻压并同步对扭摆扭矩极限进行调整，更可以在有效控制工具面的前提下使减阻效果最大化，提高机械效率；本发明中不需要输入繁琐的基础数据，简化了操作过程；通过反向计算摩擦系数和扭矩分布，使数据更为准确；全部计算过程和控制过程可以实现全自动闭环控制；在钻进过程中根据钻压的大小同步调整扭矩极限，并控制实现工具面进行实施调整，可以尽可能的降低摩阻造成的影响，提高钻进速度。本发明解决了现有技术中存在的所有技术问题。
附图说明
图1是自动扭摆控制方法流程图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
s1、旋转钻进过程中采集悬重、立压的参数作为基础数据，采用下放钻具和钻进状态下的悬重差值计算钻压值，或将所述悬重和立压数据结合的方式进行换算，得出钻压值；所述基础数据的采集选用所采集数据的中位值、算数平均值、递推平均值或中位值滤波作为基础数据，以消除数据波动对数据产生的影响；
s2、在不同钻压下，采集钻具旋转状态下的扭矩值，并建立钻压-钻头扭矩的线性对应关系；在钻具旋转状态下，分别采集钻具空转下放时和钻进过程中的扭矩值，其中，空转下放时的扭矩值为钻具扭矩，空转下放时和钻进过程中的扭矩值的差值为钻头扭矩；采集不同钻压下的扭矩值，计算不同钻压下的钻头扭矩，建立钻压-钻头扭矩的线性对应关系；
s3、在滑动钻进的过程中，实时采集所述悬重值和立压值，并计算实时钻压，根据所述实时钻压，在步骤s2所述的钻压-钻头扭矩的线性对应关系的基础上，得出实时的钻头扭矩；所述滑动钻进中包含扭摆钻进。
s4、分别设置正扭安全系数和反扭安全系数；在理想状态下，即井下钻具摩擦系数、泥浆润滑性能和井眼清洁等情况稳定不变的条件下，可以将安全系数设置为1，但由于井下情况具有一定的不稳定性，所以在保证工具面未定的情况下，可以适当将安全系数调大，例如调至1.2或1.5，以确保可以抵消钻具摩阻波动对工具面的影响；当钻机的机械钻速较低时，钻压无法传递到钻头，导致井底部分钻具的静摩擦系数大于滑动摩擦系数，承受更大的反扭矩，此时可以适当调小安全系数，例如调至0.9或0.8，以更为有效的传递钻压，提高机械钻速。
s5、根据井眼轨迹、钻具组合和旋转钻进状态下的扭矩值，计算井眼摩擦系数以及从井底到井口的扭矩分布；
s6、在扭摆钻进过程中利用步骤s5中的所述井眼摩擦系数和所述扭矩分布结合实时钻压，计算实时钻头扭矩、反扭矩影响范围和扭摆扭矩极限；
s7、通过控制驱动启停，实时控制扭摆扭矩极限。
通过上述滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法进行滑动钻进的具体实现过程为：
首先，采集井眼轨迹和钻具组合的数据作为参数；
再根据步骤s1和s2中的方法，对钻进过程中的基础数据进行采集，建立相应的钻压-钻头扭矩的线性对应关系；由于不同钻压下的钻具扭矩也会有轻微变化，所以钻压和钻头扭矩并不会在所有范围内都呈线性关系，但在正常的钻进过程中，可以忽略这种细微的影响对计算结果造成的影响；
基于上述过程中所做的准备工作，开始计算滑动钻进状态下根据实时钻压不断变化的正反扭矩极限值：
采集滑动钻进过程中的钻压，并根据所述钻压-钻头扭矩的线性对应关系，获取实时的钻头扭矩；
根据井眼轨迹、钻具组合的参数和旋转钻进状态下采集的扭矩值，反算井眼摩擦系数和井底到井口的扭矩分布；
最后根据上述的计算结果结合实时钻压就可以得出反扭矩影响范围和扭摆钻进的正反扭矩极限；
将上述计算的结果传输进入钻具系统中，以此为基础通过自动控制启停实现实时调整扭摆扭矩极限。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
本发明所述的滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法，可以实时采集钻压并同步对扭摆扭矩极限进行调整，更可以在有效控制工具面的前提下使减阻效果最大化，提高机械效率；本发明中不需要输入繁琐的基础数据，简化了操作过程；通过反向计算摩擦系数和扭矩分布，使数据更为准确；全部计算过程和控制过程可以实现全自动闭环控制；在钻进过程中根据钻压的大小同步调整扭矩极限，并控制实现工具面进行实施调整，可以尽可能的降低摩阻造成的影响，提高钻进速度。本发明解决了现有技术中存在的所有技术问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
1.一种钻井滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、钻具旋转过程中采集悬重、立压的参数作为基础数据，并根据所述基础数据计算钻压值；
s2、在不同钻压下，采集钻具旋转状态下的扭矩值，并建立钻压-钻头扭矩的线性对应关系；
s3、在滑动钻进的过程中，实时采集所述悬重和立压值，并计算实时钻压，根据所述实时钻压，在步骤s2所述的钻压-钻头扭矩的线性对应关系的基础上，得出滑动钻进过程中实时的钻头扭矩；
s4、分别设置正扭安全系数和反扭安全系数；
s5、根据井眼轨迹、钻具组合和旋转钻进状态下的扭矩值，计算井眼摩擦系数以及从井底到井口的扭矩分布；
s6、在扭摆钻进过程中利用步骤s5中的所述井眼摩擦系数和所述扭矩分布结合实时钻压，计算实时钻头扭矩、反扭矩影响范围和扭摆扭矩极限值；
s7、通过控制驱动启停，实时控制扭摆扭矩极限。
2.根据权利要求1所述的钻井滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法，其特征在于，步骤s1中所述的钻压值的计算方式包括：根据下方钻具和钻进状态下的悬重差值进行计算，或结合所述悬重和立压进行计算。
3.根据权利要求1所述的钻井滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法，其特征在于，步骤s2中所述钻具旋转状态下的扭矩值包括空转下放时的扭矩值和钻进状态下的扭矩值。
4.根据权利要求3所述的钻井滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法，其特征在于，所述空转下放时的扭矩值为钻具扭矩；所述空转下放时的扭矩值和所述钻进状态下的扭矩值两者之间的差值，为钻头扭矩。
5.根据权利要求1所述的钻井滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法，其特征在于，所述正扭安全系数和所述反扭安全系数的设置依据为：当钻具摩擦系数、泥浆润滑性能和井眼清洁的情况稳定不变时，所述安全系数为1；为确保工具面稳定，可调大安全系数；当机械钻速过低时，井底部分钻具的静摩擦系数大于滑动摩擦系数，承受更大的反扭矩，可调小安全系数。
6.根据权利要求1所述的钻井滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法，其特征在于，步骤s1中采集的所述基础数据需要通过数据处理消除数据波动的影响。
7.根据权利要求6所述的钻井滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法，其特征在于，所述消除数据波动的影响的方法包括：选用其中位置、算数平均值、地推平均值或中位值平均滤波作为基础数据。
8.根据权利要求1所述的钻井滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法，其特征在于，步骤s2中所述扭矩值的采集方法为：利用旋转系统电流进行换算。
9.根据权利要求1所述的钻井滑动钻进防粘减阻自动扭摆控制方法，其特征在于，所述滑动钻进包含扭摆钻进。
技术总结