CN107850686B - 用于使用加速度数据来确定钻柱运动的系统和方法 - Google Patents

Abstract

系统和方法通过将钻管的三轴加速度映射成钻柱运动来计算故障。所述方法去除重力加速度和向心加速度以产生仅由振动导致的经校正的加速度数据，转换所述经校正的加速度数据，并将所得的经转换的加速度数据映射成连续的钻柱位置。映射图提供了钻柱运动的2D/3D可视化以允许实时优化和控制钻井作业和其他情形，在这些情形中在自动化系统中主动检测时间事件可以帮助避免失效。

Description

用于使用加速度数据来确定钻柱运动的系统和方法

关于联邦资助的研究或开发的声明

无。

技术领域

本发明总体涉及烃类钻探领域。更具体但非限制性地，本发明的实施例是关于将加速度数据转换成与钻探故障相关的钻柱运动的系统和方法。

背景技术

使用与从地表旋转的钻柱相关联的钻头或使用井下马达、或同时使用井下马达并且从地表旋转钻柱通过钻探作业来开发烃储量。在钻柱末端的井底钻具组合(BHA)可以包括诸如钻铤、扶正器、钻井马达和记录工具、以及测量工具等部件。BHA还能够将各种钻井和地质参数遥测发送到地表设施。

在钻井过程中钻柱在井筒中遇到的阻力导致钻柱的显著磨损，特别是钻头和BHA的显著磨损。对于增强钻井效率并且使成本最小化而言重要的是，理解井筒的几何形状如何影响钻柱和BHA上的阻力，以及管理潜在导致井下设备失效的动态状况。称为钻探故障的、可能导致部件失效的各种状况包括扭矩过大、冲击、钻头跳动、引入的振动、钻头涡动(whirl)、粘-滑等等。这些状况必须被快速检测到，从而尽可能快地努力将其减轻，因为某些故障可能迅速导致工具失效。

三轴加速度计已经广泛用在钻探行业中以测量与钻探作业过程中的冲击和振动相关的三个正交的加速度。加速度数据的大小提供了对钻柱振动程度的定性估计。与其他信息相组合的加速度数据在行业中典型用于产生定性的钻探风险指数。

然而，对三个正交加速度的分析典型地指示在钻探作业过程中振动的量。它并不提供关于钻柱在井眼周围如何移动的深入了解。因此，需要将三个正交的加速度转换成钻柱的实际运动，从而提供钻柱如何从理想钻探状况偏离的2D/3D可视化。钻柱运动进而有助于在钻探作业过程中快速辨别钻探故障并减轻故障。

发明内容

本披露通过提供用于将三个正交的加速度映射成钻柱运动从而提供钻柱如何偏离理想钻探状况的2D/3D可视化的系统和方法来着手解决现有技术中的限制。由于钻探振动造成钻柱偏离理想的、均匀的圆形旋转，所以钻柱的非均匀旋转的映射导致对钻柱故障的动态特征的更好理解。本发明需要使用所测量的加速度数据来连续映射钻柱运动的位置并产生各种属性来将钻柱故障量化。各种故障属性的2D和3D可视化描述了振动如何影响钻柱运动。当与其他信息相组合时，它可以用于减少钻探振动。

本发明使得能够开发高效且稳健的工作流程以实时控制和优化钻井作业。故障对于主动检测可能导致设备失效的事件而言是至关重要的。在实时钻探的具体情况下，结果应当有助于改进穿透率并使井钻失效最小化。本发明的扩展方案可以针对于影响任何需要高效方式在如由传感器、卫星和其他移动设备产生的实时信号中确定故障的自动化活动。

本发明的实现方式可以包括以下特征中的一项或多项：所述方法还可以辨别故障以便检测设备失效；这样的设备可以包括钻探设备；所述信号数据包括加速度数据；所述加速度数据可以从局部移动坐标系转换到全局静止坐标系；径向加速度和轴向加速度的向量叉积可以估算切向加速度；切向加速度和轴向加速度的向量叉积可以估算径向加速度；径向加速度和切向加速度的向量叉积可以估算轴向加速度；所述信号可以包括：轴向振动、井下RPM、井下转矩、重力加速度、向心加速度、径向加速度、切向加速度、与地表的距离、地表RPM、地表转矩、井眼深度、和钻机状态；一个或多个所述信号是从一个或多个井下三轴加速度计获得的；并且所述映射可以在3D视图或平面(2D)视图中提供。

附图说明

从以下对如在附图中所展示的实施例的说明，本披露的上述和其他目的、特征和优点将变得明显，在附图中参考字符贯穿不同视图指代相同的部分。这些图不一定是按比例的，而是着重强调展示本披露的原理：

图1描绘了圆形钻柱位置的向量表示。

图2描绘了从局部移动坐标系到全局静止坐标系的加速度数据转换。

图3描绘了待用在钻柱运动计算中的示例性输入数据(Permian ISUB)。数据信道1代表轴向振动；数据信道3和4代表径向和切向振动的极坐标。

图4描绘了前500个点的钻柱运动的3D视图(Permian ISUB)。带圆圈的线是没有故障的理想钻柱运动；带x的线是带有钻探故障的实际钻柱运动。

图5描绘了前500个点的钻柱运动的映射视图(Permian ISUB)。带圆圈的线是没有故障的理想钻柱运动；带x的线是带有钻探故障的实际钻柱运动。

图6描绘了待用在钻柱运动计算中的示例性输入数据(A4井数据)。数据信道1代表轴向振动并且数据信道2代表径向振动。

图7描绘了前500个点的钻柱运动的3D视图(A4井数据)。带圆圈的线是没有故障的理想钻柱运动；带x的线是带有钻探故障的实际钻柱运动。

图8描绘了前500个点的钻柱运动的映射视图(A4井数据)。带圆圈的线是没有故障的理想钻柱运动；带x的线是带有钻探故障的实际钻柱运动。

具体实施方式

现在转到对本发明的优选安排的具体实施方式，应理解的是，本发明的特征和概念可以在其他安排中体现并且本发明的范围并不限于所说明的或所展示的实施例。本发明的范围仅旨在受到随后权利要求书的范围限制。

虽然在下文中详细讨论了本披露不同实施例的制造和使用，但应理解的是，本披露提供了许多可应用的创造性概念，这些概念可以在各种各样的具体背景下实施。本文中所讨论的这些特定实施例仅仅是制造和使用本披露的特定方法的示意性说明，并不限制本披露的范围。

本说明书中提及的所有公开文件和专利申请指示本披露所涉及的领域中技术人员的水平。所有公开文件和专利申请均通过以相同的程度引用结合在此，如同特定且单独地指示每个单独的公开文件或专利申请通过引用结合。

现在将在下文中参照附图更充分地描述本披露，附图形成说明书的一部分并且通过图示示出了具体的示例性实施例。然而，主题可以被嵌入在各种不同的形式中并且因此被覆盖的或要求保护的主题旨在被解释为不被限制于在此所陈述的任何示例实施例；示例实施例仅被提供为说明性的。同样，有意合理地扩展要求保护的或被覆盖的主题的范围。例如，除其他项外，主题可以体现为方法、设备、部件或系统。因此，以下详细说明并非旨在限制意义上。

贯穿本说明书和权利要求书，术语可能在明确表述的意义之外在上下文中具有暗示的或隐含的细微差别的意义。同样，本文所使用的短语“在一个实施例中”不一定指同一实施例并且本文所使用短语“在另一个实施例中”不一定至不同的实施例。例如，其旨在要求保护的主题全部地或部分地包括多个示例性实施例的组合。

一般而言，术语可以至少部分地从其在上下文中的使用来理解。例如，术语如“和”、“或”或者“和/或”，如在本文中所使用的，可以包括许多意义，这些意义可以至少部分地取决于此类术语所使用的上下文。典型地，如果“或”用于与清单相关联，如A、B或C，则意在指以开放性意义使用的A、B和C，以及以封闭性意义使用的A、B或C。此外，如本文中所使用的术语“一个或多个”，至少部分地取决于上下文，可以用于以单数意义描述任何特征、结构或特点或者可以用于以复数意义描述特征、结构或特点的组合。类似地，至少部分地取决于上下文，术语如“一个”、“一种”或“所述”再次可以理解为传达单数用法或传达复数用法。另外，术语“基于”可以理解为不一定旨在传达封闭性的因素组并且相反可以允许存在不一定明确描述的额外因素，在再次至少部分地取决于上下文。

下面参照方法和装置的框图和操作图示来描述本披露。应理解，每个图框或操作图示以及图中框或操作图示的组合，可以借助于模拟或数字硬件和计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机、ASIC的处理器，或其他可编程数据处理装置，从而使得经由计算机的处理器或其他可编程数据处理装置来执行的指令实施框图或操作框中指定的功能/行动。在一些替代实施方式中，在框中提到的功能/行动可以不按照操作图示中提到的顺序发生。例如，连串显示的两个框实际上可基本上同时执行，或者这些框有时可按相反次序执行，取决于所涉及的功能性/动作。

可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机、ASIC的处理器，或其他可编程数据处理装置，从而使得经由计算机的处理器或其他可编程数据处理装置来执行的指令实施框图或操作框中指定的功能/行动。

为了本披露的目的，术语“服务器”应理解为是指提供处理、数据库和通信设施的服务点。举例而言但非限制性地，术语“服务器”可以指与通信和数据储存器和数据库设施相关联的单一的物理处理器，或可以指处理器及相关联网络和储存装置以及操作软件和一个或多个数据库系统和由服务器提供以支持服务的应用软件的联网或集群的复合体。服务器可以在配置和能力方面大范围变化，但通常服务器可以包括一个或多个中央处理单元和存储器。服务器还可以包括一个或多个大容量存储设备、一个或多个电源、一个或多个有线或无线网络接口、一个或多个输入/输出接口或者一个或多个操作系统(如Windows服务器、Mac OS X、Unix、Linux、FreeBSD等)。

为了本披露的目的，计算机可读介质(或计算机可读存储介质)储存计算机数据，所述数据可以包括可由计算机执行的呈机器可读形式的计算机程序代码(或计算机可执行指令)。举例而言但非限制性地，计算机可读介质可以包括用于实体的或固定的数据储存器的计算机可读的储存介质，或者用于包含代码的信号的暂态解释的通信介质。如本文中使用的，计算机可读储存介质是指物理的或实体的储存器(与信号相对)并且非限制性地包括以任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质，用于诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的信息的实体存储。计算机可读储存介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他固态存储器技术、CD-ROM、DVD或其他光学储存器、盒式磁带、磁带、磁盘除采取或其他磁储存器、或者可以用于实体存储期望的信息或数据或指令并且可以由计算机或处理器访问的任意其他物理或材料介质。

为了本披露的目的，“网络”应理解为是指可以联接多个设备的网络，从而使得可以如在服务器与客户端设备或其他类型的设备之间(包括在经由无线网络联接的无线设备之间)交换通信。网络还可以包括大容量存储器，例如像网络附加存储(NAS)、存储区域网络(SAN)、或者其他形式的计算机或机器可读介质。网络可以包括国际互联网、一个或多个局域网(LAN)、一个或多个广域网(WAN)、有线型连接、无线型连接、蜂窝连接或其其他组合。类似地，可以采用不同架构或可以顺服或兼容于不同协议的子网络可以结合在大的网络之内。可以例如供应不同类型的设备以提供用于不同架构或协议的可互操作的能力。作为一个展示性示例，路由器可以在其他情况下分离且独立的LAN之间提供链路。

通信链路或信道可以包括例如模拟电话线，如双绞线对、同轴缆线、完全或部分的数字线路(包括T1、T2、T3或T4类型的线路)、集成业务数字网络(ISDN)、数字用户线路(DSL)、无线链路(包括卫星链路)或其他通信链路或信道，如本领域技术人员已知的。另外，可以将计算设备或其他相关的电子设备远程联接到网络，例如像经由电话线或链路。

为了本披露的目的，“无线网络”应理解为将客户端设备与网络相联接。无线网络可以采用独立的点对点网络、网状网络、无线LAN(WLAN)网络、蜂窝网络等等。无线网络还可以包括通过无线链路等联接的终端、网管、路由器等的系统，它们可以自由、随机地移动或者任意地组织自己，使得网络拓扑可以有时甚至快速地改变。无线网络还可以采用多种网络访问技术，包括长程演进(LTE)、WLAN、无线路由器(WR)网络、或第2代、第3代或第4代(2G、3G或4G)蜂窝技术等。网络访问技术可以允许设备(例如像具有不同可移动程度的客户端设备)的广泛的覆盖面积。

例如，网络可以允许经由一种或多种网络访问技术的RF或无线型通信，如全球移动通信系统(GSM)、通用移动电信系统(UMTS)、通用分组无线技术(GPRS)、增强数据GSM环境(EDGE)、3GPP长程演进(LTE)、LTE高级宽带码分多址存取(WCDMA)、北美/CEPT频率、射频、单边带、无线电报、无线电报类型(RTTY)、蓝牙、802.11b/g/n等等。无线网络可以包括几乎任何类型的无线通信机理，通过所述机理可以在设备(如客户端设备或计算设备)之间、在网络之间或之内等等传送信号。

计算装置可能能够发送或接收信号，如经由有线或无线网络，或者可能能够处理或储存信号，如在存储器中作为存储器物理状态，并且因此可以作为服务器工作。因而，能够作为服务器工作的设备可以包括例如专用机架式服务器、台式计算机、膝上计算机、机顶盒、组合各种特征(如上述设备的两个或多个特征)的集成设备等等。服务器可以在配置和能力方面大范围变化，但通常服务器可以包括一个或多个中央处理单元和存储器。服务器还可以包括一个或多个大容量存储设备、一个或多个电源、一个或多个有线或无线网络接口、一个或多个输入/输出接口或者一个或多个操作系统(如Windows服务器、Mac OS X、Unix、Linux、FreeBSD等)。

为了本披露的目的，客户端(或消费者或用户)设备可以包括能够例如经由有线或无线网络发送或接收信号的计算设备。客户端设备可以例如包括台式计算机或便携设备，如蜂窝电话、智能电话、显示寻呼机、射频(RF)设备、红外(IR)设备、近场通信(NFC)设备、个人数字助理(PDA)、手持计算机、平板计算机、膝上计算机、机顶盒、可穿戴计算机、组合各种特征(如上述设备的两个或多个特征)的集成设备等等。

客户端设备可以在能力或特征方面变化。所要求保护的主题旨在覆盖广泛的潜在变化。例如，可移动设备可以包括数字小键盘或具有有限功能的显示器，如用于显示文本的单色液晶显示器(LCD)。然而，相反，作为另一个示例，可通网络的客户端设备可以包括一个或多个物理或虚拟的键盘、大容量储存器、一个或多个加速度计、一个或多个陀螺仪、全球定位系统(GPS)或其他辨别定位类型的能力、或具有高度功能性的显示器(例如像触敏彩色2D或3D显示器)。

客户端设备可以包括或可以执行各种操作系统，包括如Windows、iOS或Linux等个人计算机操作系统或者如iOS、安卓或Windows移动等移动操作系统。客户端设备可以包括或可以执行各种可能的应用，如允许与其他设备通信(如传送一个或多个消息)的客户端软件应用。根据本披露，客户端设备、可移动设备、或无线通信设备可以是便携或移动电话，包括智能电话、个人数字助理(PDA)、无线视频或多媒体设备、便携式计算机、嵌入式通信处理器或类似的无线通信设备。在以下说明中，出于展示的目的，一般将通信设备称为用户设备(UE)并且并不旨在将本披露限制于任何特定类型的通信设备。某些现代手持电子设备(UE)包括用于连接到蜂窝网络所必需的部件，如2G、2.5G、3G和/或LTE网络，以及用于连接到非蜂窝IP连接访问网络(IP CAN)所必需的部件，如无线LAN网络(例如IEEE 802.11a/b/g/n)或有线LAN网络(例如IEEE 802.3)。

本文中讨论的原理可以许多不同形式实施。现在将描述本披露的优选实施例，其中为了完整性；至少应参照图1-8。

在本发明中，钻管的三个正交的加速度向钻柱运动的映射以及钻柱运动的2D/3D可视化允许实时优化和控制钻井作业。然而，所提出的发明并不限于钻探数据的性质，并且它也可以应用于其他问题，在这些问题中在自动化系统中主动检测时间事件可以帮助避免失效。

在本发明的一个实施例中，使用三个正交的加速度的连续钻柱位置是：

P(x,y,z,t+dt)＝P(x,y,z,t)+∫∫a(x,y,z,t)dt² (1)

其中P(x,y,z,t)是在钻柱中心处参照的全局静止坐标系中的位置向量，a(x,y,z,t)是在钻柱中心处参照的全局静止坐标系中的加速度向量，t是钻柱运动的行进时间，并且dt是钻柱从P(x,y,z,t)移动到P(x,y,z,t+dt)的时间区间。

如果dt较小并且典型地等于在0.01到0.0025秒范围内的数据采样率，则∫∫a(x,y,z,t)dt²向量在较小的时间区间中可以近似于常数。方程1变为：

P(x,y,z,t+dt)＝P(t x,y,z,t)+a(x,y,z,t)δt² (2)

其中δt是钻柱从P(x,y,z,t)移动到P(x,y,z,t+dt)的时间区间。钻柱位置可以使用方程2连续确定(参见图1)。图1提供了圆形钻柱位置的向量表示101。

一般而言，所记录的加速度数据包括地球重力加速度和向心加速度。在应用方程2之前应当考虑到这两个加速度。由于钻柱的压弯和弯曲，井下三轴加速度计在特定时间瞬间的确切位置和取向难以获得，所以作为钻探深度位置来估算准确的重力加速度和向心加速度是非常有挑战性的。本发明采用一种简单但有效的方法来校正重力加速度和向心加速度。所述方法通过加速度数据的局部连续观测平均值来近似这两个校正值。在去除局部连续观测平均值之后，加速度数据产生了仅由于振动导致的测量值。虽然这是一种近似的解，但在实际中良好起效。

方程2还要求加速度数据处于静止坐标系中。对于标准钻探作业，三轴加速度计安装在钻柱上。三轴加速度计随着钻柱旋转。因而，所记录的加速度数据处于局部旋转坐标系中。需要将其从局部旋转坐标系转换到全局静止坐标系。然而，由于三轴加速度计是刚性地安装在钻柱上的，所以在局部旋转坐标系中的轴向加速度等于静止坐标系。因而，坐标转换降低为在X-Y平面中的2-D旋转。

其中ar、at和az是在局部移动坐标系中的径向、切向和轴向加速度；ax、ay和az是在全局静止坐标系中的对应的加速度；θ是旋转角度(参见图2)。图2展示了从局部移动坐标系到全局静止坐标系的加速度数据转换。

用于估算旋转角度θ的常规手段使用加速度向量ax和ar之间的向量点积。更好且更精确的方法使用井下RPM测量值来计算θ：

θ＝ωδt (4)

其中ω是在特定时间瞬间的井下RPM的角速度，并且其中δt是钻柱从P(x,y,z,t)移动到P(x,y,z,t+dt)的时间区间。

任选地，如果仅两个加速度分量可用，则可以使用向量叉积来估算缺少的分量。作为例子，如果没有记录切向加速度，则径向加速度和轴向加速度的向量叉积估算了切向加速度。

实例

图3-8通过展示或映射由于振动导致的不规则钻柱运动而展示了本发明的两个示例。

第一数据示例(Permian ISUB)使用了以下数据源：

采样率＝100Hz

轴向振动

井下RPM

极坐标径向振动

极坐标切向振动

井深

转向图3，展示了输入数据，包括代表轴向加速度的数据信道1-轴向振动301；数据信道2-井下的每分钟转数(RPM)302；数据信道3-代表径向加速度的极坐标的极坐标径向振动303；以及数据信道4-标注为极坐标切向振动304，代表切向加速度的极坐标。数据信道5代表所测量的井深305。

三轴加速度向钻柱运动的映射包括3个关键步骤：(1)通过加速度数据的局部连续观测平均值来近似重力加速度和向心加速度，并且去除所述局部连续观测平均值来产生仅由于振动导致的加速度测量结果值，(2)使用方程3将经校正的加速度数据从局部旋转坐标系转换到全局静止坐标系，以及(3)通过方程2将加速度数据映射成连续的钻柱位置。

图4展示了图3的输入数据在3D视图401中的前500个点。带o的线403是没有故障的理想钻柱运动。带x的线404是所观察到的实际钻柱运动——输入数据，带有钻探故障。图5展示了图3的输入数据的前500个点的映射视图。类似于图4，图5描绘了代表没有故障的理想钻柱运动的带o的线504，而带x的线502是实际的有钻探故障的钻柱运动。

第二数据示例(A4井数据)使用了以下数据源：

采样率＝100Hz

轴向振动

径向振动

井下RPM

井深

转向图6，展示了输入数据，包括代表轴向加速度的数据信道1-轴向振动601；数据信道2-径向振动，代表径向加速度602；数据信道3-井下RPM 603。井深也是在数据信道5604中测量的。将双轴加速度映射成钻柱运动的方法步骤与第一数据示例一样，只是包括使用轴向和径向加速度的叉积来估算切向加速度的额外步骤。

图7展示了图6的输入数据在3D视图中的前500个点。带o的线702是没有故障的理想钻柱运动。带x的线703是所观察到的实际钻柱运动——输入数据，带有钻探故障。图8展示了图6的输入数据的前500个点的映射视图。类似于图7，图8描绘了代表没有故障的理想钻柱运动的带o的线802，而带x的线801是实际的有钻探故障的钻柱运动。

总结起来，应注意的是，对任何引用内容的讨论不是承认它是本发明的现有技术，尤其是任何可能具有在本申请优先权日期之后的公开日期的引用内容。同时，下文的每一项权利要求特此结合到具体实施方式或说明书中作为本发明的另外的实施例。

虽然本文中描述的系统和方法已经进行了详细描述，但应理解的是，在不偏离本如以下权利要求书所限定的本发明精神和范围的情况下可以做出不同的变化、替代和改变。本领域技术人员可能能够学习优选的实施例并辨别出用于实践本发明的与本文所描述的并不完全相同的其他方式。发明人的意图为，本发明的变体和等效物都落入权利要求书的范围内，而说明书、摘要和附图并不用于限定本发明的范围。本发明的范围特别旨在与下文的权利要求书及其等效物的范围一样广。

Claims (15)

1.一种将加速度数据转换成与钻探故障相关的钻柱运动的方法，包括：

(a)通过进行对来自钻管的加速度测量结果的局部连续观测平均值来确定重力加速度和向心加速度；

(b)从被进行局部连续观测平均的加速度测量结果去除所述局部连续观测平均值来产生仅由振动导致的经校正的加速度数据；

(c)将所述经校正的加速度数据从局部旋转坐标系转换到全局静止坐标系；

(d)将在所述全局静止坐标系中的所述加速度数据实时映射为连续的钻柱位置；

(e)经由计算装置根据被映射的连续的钻柱位置来确定故障，以便检测钻探设备失效。

2.如权利要求1所述的方法，其中使用下式将所述加速度数据映射为所述连续钻柱位置：

P(x,y,z,t+dt)＝P(x,y,z,t)+∫∫a(x,y,z,t)dt²，

其中，P(x,y,z,t)是在钻柱中心处参照的全局静止坐标系中的位置向量，a(x,y,z,t)是在钻柱中心处参照的全局静止坐标系中的加速度向量，t是钻柱运动的行进时间，并且dt是钻柱从P(x,y,z,t)移动到P(x,y,z,t+dt)的时间区间。

3.如权利要求1所述的方法，其中径向加速度和轴向加速度的向量叉积估算了切向加速度。

4.如权利要求1所述的方法，其中使用以下方程将所述加速度数据从所述局部旋转坐标系转换到所述全局静止坐标系：

其中，ax、ay和az是在全局静止坐标系中的对应的加速度，ar、at和az是在局部移动坐标系中的径向、切向和轴向加速度，θ是旋转角度。

5.如权利要求1所述的方法，其中加速度测量结果值包括井下RPM、井深和以下各项中的至少两项：轴向振动、径向加速度、切向加速度。

6.如权利要求1所述的方法，其中加速度测量结果值是从一个或多个井下三轴加速度计获得的。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述映射还包括钻柱位置的3D视图。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述映射还包括钻柱位置的平面视图。

9.一种将加速度数据转换成与钻探故障相关的钻柱运动的系统，包括：

(a)处理器；以及

(b)非暂态储存介质，用于在其上实体地储存用于由所述处理器执行的程序逻辑，所述程序逻辑包括：

由所述处理器执行的确定逻辑，所述确定逻辑用于确定重力加速度和向心加速度，其中通过进行对来自钻管的加速度测量结果的局部连续观测平均值来确定所述重力加速度和所述向心加速度；

由所述处理器执行的去除逻辑，所述去除逻辑用于从被进行局部连续观测平均的加速度测量结果去除所述局部连续观测平均值来产生仅由振动导致的经校正的加速度数据；

由所述处理器执行的转换逻辑，所述转换逻辑用于将所述经校正的加速度数据从局部旋转坐标系转换到全局静止坐标系；以及

由所述处理器执行的映射逻辑，所述映射逻辑用于将在所述全局静止坐标系中的所述加速度数据实时映射为连续的钻柱位置，所述程序逻辑还包括由所述处理器执行的检测逻辑，所述检测逻辑用于根据被映射的连续的钻柱位置来确定与钻探设备失效相关联的故障。

10.如权利要求9所述的系统，其中，使用以下方程将所述加速度数据从所述局部旋转坐标系转换到所述全局静止坐标系：

并且然后使用下式将所述加速度数据映射为所述连续钻柱位置：

P(x,y,z,t+dt)＝P(x,y,z,t)+∫∫a(x,y,z,t)dt²，

其中，ax、ay和az是在全局静止坐标系中的对应的加速度，ar、at和az是在局部移动坐标系中的径向、切向和轴向加速度，θ是旋转角度，P(x,y,z,t)是在钻柱中心处参照的全局静止坐标系中的位置向量，a(x,y,z,t)是在钻柱中心处参照的全局静止坐标系中的加速度向量，t是钻柱运动的行进时间，并且dt是钻柱从P(x,y,z,t)移动到P(x,y,z,t+dt)的时间区间。

11.如权利要求9所述的系统，其中，所述映射逻辑从径向加速度和轴向加速度的向量叉积来估算切向加速度。

12.如权利要求9所述的系统，其中，加速度测量结果值包括井下RPM、井深和以下各项中的至少两项：轴向振动、径向加速度、切向加速度。

13.如权利要求9所述的系统，其中，加速度测量结果值是从一个或多个井下三轴加速度计获得的。

14.如权利要求9所述的系统，其中，所述映射包括钻柱位置的3D视图。

15.如权利要求9所述的系统，其中，所述映射包括钻柱位置的平面视图。

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