宋华军， 周光兵， 于 玮

(中国石油大学(华东) 信息与控制工程学院，山东 青岛 266555)

0 引 言

钻柱的振动信号是一种信息含量丰富、成分复杂的振动波,信号中包含了钻柱和钻头自身工况引起的振动,钻头与地层相互作用所激发的振动，钻柱与井壁相互碰撞及黏卡释放引起的振动等。钻柱的振动信号特征反映了井下钻具的工作状态[1-3]。在钻柱内安装一个三轴振动传感器，对钻柱振动信号进行监测和记录，利用快速傅里叶变换和小波变换处理振动频谱提取和识别钻柱的振动特征[4]，判断钻柱的井下工作状态,对可识别出的钻柱非稳定工作状态、钻柱黏卡、钻头故障等异常工况进行预警，对提高钻进速度，预防钻柱和钻头的早期损坏，减少钻井事故的发生都具有重要作用[5-6]。

为让学生直观分析钻井信号振动信息，培养学生对井下钻井平台异常工况的判断能力，基于实验室钻井仿真平台设计一款钻柱振动测量仪。当前一些钻柱振动信号采集装置通过采集地面上的振动信号进行分析处理来判别钻具的工作状态，进行相关实验分析。但此种方法不能完全反映出钻头钻柱井下的工作状态，失真较大[7-8]。同时，由于井下环境复杂，无法将测量仪数据通过有线或无线的方式传输到地面。本文设计出一款带有数据存储功能的加速度测量仪,该测量仪安装在钻井仿真平台的钻头附近，对钻头振动信号实时采集存储[9],其体积小，安装方便，存储容量大，具备井下测量的优势，能够反映钻具在井下的真实工作状态和受力状况。……