[實(shí)用新型]一種自動(dòng)連續(xù)控制鉆井裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020265175.2
• 申請(qǐng)日: 2010-07-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201802381U
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒連陽(yáng);劉廣華;盛利民;竇修榮;黃衍福;羅西超;馬瑞;石倩;孫成芹;王娜;郭建莊;高建平;陶詩(shī)凱;劉新立;周智勇;張春華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司;中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院;北京石油機(jī)械廠
• 主分類號(hào): E21B44/00
• 分類號(hào): E21B44/00;E21B7/04
• 代理公司: 北京市中實(shí)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11013
• 代理人: 李玉明

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及石油、天然氣鉆井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自動(dòng)連續(xù)控制鉆井裝置，是一種適用于快速定向鉆井、垂直鉆井、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井的自動(dòng)連續(xù)控制鉆井裝置。?

背景技術(shù)

傳統(tǒng)轉(zhuǎn)盤鉆機(jī)或頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置(頂驅(qū))是當(dāng)前主要的鉆井裝備，帶有彎角度的導(dǎo)向螺桿鉆具結(jié)合隨鉆測(cè)量系統(tǒng)(MWD)是定向鉆井作業(yè)中的主導(dǎo)工具。在當(dāng)前的定向鉆井中，頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置或鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤與隨鉆測(cè)量系統(tǒng)和螺桿鉆具之間都是相互獨(dú)立的，主要依靠導(dǎo)向螺桿鉆具的預(yù)設(shè)工具角實(shí)現(xiàn)井眼造斜；靠調(diào)整頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置主軸或轉(zhuǎn)盤的角度控制方位。隨鉆測(cè)量系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井斜和方位，發(fā)現(xiàn)井眼軌跡偏離預(yù)定軌跡時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤或頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置主軸調(diào)整井下工具方位，也就是俗稱“扭方位”。扭方位時(shí)，需要先上提鉆具一段距離暫停鉆進(jìn)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤或頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置主軸調(diào)整方位，然后下放鉆具繼續(xù)鉆進(jìn)，同時(shí)通過(guò)隨鉆測(cè)量系統(tǒng)上傳信號(hào)觀察導(dǎo)向螺桿鉆具方位是否符合要求，如不符合要求還需要反復(fù)調(diào)整。這個(gè)過(guò)程中需要依靠定向鉆井工程師現(xiàn)場(chǎng)判斷指導(dǎo)并多次暫停鉆進(jìn)，往往耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，而且在反復(fù)的調(diào)整過(guò)程中很有可能使鉆進(jìn)的軌跡偏離設(shè)計(jì)軌跡，降低井眼質(zhì)量，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)的快速、連續(xù)進(jìn)行。?

另外，現(xiàn)有的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置主軸或鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤缺乏定角度旋轉(zhuǎn)功能，調(diào)整鉆具方位時(shí)，需要先低速旋轉(zhuǎn)，人工目視旋轉(zhuǎn)至需要的角度，然后利用剎車制動(dòng)，難以精確調(diào)節(jié)，降低了“扭方位”成功率。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是：提供一種自動(dòng)連續(xù)控制鉆井裝置，在進(jìn)行定向鉆井、垂直鉆井、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井時(shí)連續(xù)鉆進(jìn)，保證鉆井作業(yè)的連續(xù)、快速、準(zhǔn)確完成。克服頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置主軸或鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤缺乏定角度旋轉(zhuǎn)功能，調(diào)整鉆具方位時(shí)，難以精確調(diào)節(jié)的不足。?

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種自動(dòng)連續(xù)控制鉆井裝置，包括隨鉆測(cè)量?jī)x(MWD)地面部分、人機(jī)交互平臺(tái)、頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置、鉆桿柱、隨鉆測(cè)量?jī)x井下部分、導(dǎo)向螺桿鉆具和鉆頭組成，其特征在于：?

人機(jī)交互平臺(tái)連接隨鉆測(cè)量?jī)x地面部分，人機(jī)交互平臺(tái)還連接頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置；在頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的主軸下端連接有鉆桿柱，鉆桿柱的下端連接隨鉆測(cè)量?jī)x井下部分，在隨鉆測(cè)量?jī)x井下部分下端連接有導(dǎo)向螺桿鉆具，在導(dǎo)向螺桿鉆具的下端連接有鉆頭。隨鉆測(cè)量?jī)x地面部分通過(guò)人機(jī)交互平臺(tái)、頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置和鉆桿柱，與隨鉆測(cè)量?jī)x井下部分連接起來(lái)，形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)；隨鉆測(cè)井儀地面部分通過(guò)人機(jī)交互平臺(tái)、頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置和鉆桿柱，與隨鉆測(cè)井儀井下部分連接起來(lái)，形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。?

隨鉆測(cè)量?jī)x地面部分可用隨鉆測(cè)井儀地面部分替代；隨鉆測(cè)量?jī)x井下部分可用隨鉆測(cè)井儀井下部分替代。?

人機(jī)交互平臺(tái)是整套系統(tǒng)的核心，具有與隨鉆測(cè)量系統(tǒng)(MWD)或隨鉆測(cè)井系統(tǒng)(LWD)和頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置進(jìn)行信息交互的硬件接口與軟件程序，硬件接口用于接收隨鉆儀器發(fā)送的信息，軟件程序負(fù)責(zé)將信息進(jìn)行分析、處理、顯示和存儲(chǔ)，并根據(jù)隨鉆測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)軌跡的對(duì)比分析，自動(dòng)控制頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置主軸的旋轉(zhuǎn)速度及旋轉(zhuǎn)角度，隨時(shí)調(diào)整導(dǎo)向螺桿鉆具的工具面方位，實(shí)現(xiàn)不間斷連續(xù)定向鉆井。人機(jī)交互平臺(tái)、隨鉆測(cè)量系統(tǒng)(MWD)、隨鉆測(cè)井系統(tǒng)(LWD)和頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置采用現(xiàn)有的儀器設(shè)備。?

隨鉆測(cè)量?jī)x地面部分或隨鉆測(cè)井儀地面部分與人機(jī)交互平臺(tái)之間；?人機(jī)交互平臺(tái)與頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置之間能進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。?

頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的主軸按設(shè)定的角度值旋轉(zhuǎn)并鎖定，導(dǎo)向螺桿鉆具帶有0～3°的彎角度，通過(guò)設(shè)定頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置主軸角度控制導(dǎo)向螺桿鉆具彎角度的方向即控制導(dǎo)向螺桿鉆具工具面的方向。?

根據(jù)隨鉆測(cè)量?jī)x地面部分或隨鉆測(cè)井儀地面部分測(cè)得的幾何或地質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)，通過(guò)人機(jī)交互平臺(tái)與設(shè)計(jì)軌跡的比對(duì)分析，自動(dòng)設(shè)定頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置主軸的旋轉(zhuǎn)角度，以調(diào)整導(dǎo)向螺桿鉆具工具面方位。?

在定向鉆井或扭方位時(shí)不需要暫停鉆進(jìn)和上提鉆具，能實(shí)現(xiàn)定向鉆井的連續(xù)控制。在垂直鉆井時(shí)不需要暫停鉆進(jìn)和上提鉆具，能實(shí)現(xiàn)垂直鉆井的連續(xù)控制。在地質(zhì)導(dǎo)向鉆井時(shí)不需要暫停鉆進(jìn)和上提鉆具，能實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井的連續(xù)控制。?

簡(jiǎn)述本實(shí)用新型自動(dòng)連續(xù)控制鉆井裝置的使用方法。?

a.將隨鉆測(cè)量系統(tǒng)(MWD)或隨鉆測(cè)井系統(tǒng)(LWD)的信息輸出接口與人機(jī)交互平臺(tái)中信息輸入接口連接。?

b.將人機(jī)交互平臺(tái)中信息輸出接口連接頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置中控制單元的輸入端。?

c.啟動(dòng)人機(jī)交互平臺(tái)，運(yùn)行連續(xù)控制鉆井控制軟件。?