[發明專利]一種鉆機角度精確定位檢測和控制系統

在審

• 申請號: 201410824027.2
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104632184A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 王江陽;李漢興;武廣璦;鄧果;魏仕海;于東奎
• 申請（專利權）人: 四川宏華電氣有限責任公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00;E21B47/02;E21B47/06;E21B47/12;E21B7/04;E21B3/02;E21B3/04
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本發明涉及井下工具面角度精確定位檢測和控制系統，特別是一種鉆機角度精確定位檢測和控制系統。

背景技術

在常規鉆井作業過程中，直井段和穩斜段通常采用頂驅或轉盤方式旋轉鉆進，導向鉆井段若采用井下彎角式造斜動力鉆具，則通常使用滑動鉆井方式，在泵排量調整、地層巖性變化、動力鉆具磨損等條件下，容易產生鉆具工具面漂移，導致井眼軌跡控制失敗等問題。面對這一情況，通常的做法是在井下工具面漂移后，采用停鉆、上提鉆具的方法重新設定工具面，而這將影響作業時效。同時，在常規導向鉆具滑動鉆進過程中，因鉆具不能旋轉，導致施加鉆壓滯后、井眼凈化困難，易引起作業效率低、工序復雜等問題。因此，急需一種可以實現井下定向動力鉆具工具面的動態控制方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種鉆機角度精確定位檢測和控制系統。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種鉆機角度精確定位檢測和控制系統，它包括驅動系統、檢測裝置和與驅動系統相對應的執行機構；

所述的檢測裝置包括MWD系統壓力信號傳感器、工具面解碼器、動態工具面控制器、伺服和制動系統、角度檢測裝置和角度信號處理器，MWD系統壓力信號傳感器的輸出與工具面解碼器相連，工具面解碼器的輸出與動態工具面控制器的一路輸入連接，動態工具面控制器的輸出與伺服和制動系統相連，伺服和制動系統與驅動系統連接，角度檢測裝置的輸出與角度信號處理器相連，角度信號處理器的輸出與動態工具面控制器的另一路輸入連接；

所述的驅動系統包括頂驅驅動系統或轉盤驅動系統；

所述的頂驅驅動系統包括頂驅和頂驅電機，頂驅電機安裝在頂驅上，頂驅電機的主軸和頂驅的主軸同軸相連，頂驅電機上安裝有角度檢測裝置，與頂驅驅動系統相對應的執行機構包括鉆頭、彎曲式造斜動力鉆具、隨鉆測量系統、鉆桿、防噴器、鉆臺和立管，鉆頭連接彎曲式造斜動力鉆具，彎曲式造斜動力鉆具連接隨鉆測量系統，隨鉆測量系統連接鉆桿，鉆桿上端穿過鉆臺，頂部連接頂驅，頂驅與立管連接，立管上設有MWD系統壓力信號傳感器；

所述的轉盤驅動系統包括轉盤和轉盤電機，轉盤與轉盤電機相連，轉盤上安裝有角度檢測裝置；與轉盤驅動系統相對應的執行機構包括鉆頭、彎曲式造斜動力鉆具、隨鉆測量系統、鉆桿、防噴器、鉆臺、方鉆桿、水龍頭和立管，鉆頭連接彎角式造斜動力鉆具，彎角式造斜動力鉆具與隨鉆測量系統相連，隨鉆測量系統連接鉆桿，鉆桿上方連接方鉆桿，方鉆桿穿過安裝在轉臺中部的轉盤，上端與水龍頭連接，水龍頭上端連接立管，立管上安裝有MWD系統壓力信號傳感器。

所述的角度檢測裝置為光電編碼器，光電編碼器由光柵盤和光電檢測裝置組成，其中光電編碼器安裝在頂驅驅動系統中頂驅電機的轉軸上或光電編碼器安裝在轉盤驅動系統的轉盤上。

所述的角度檢測裝置為碼盤裝置，所述的碼盤裝置包括圓形盤體和傳感器，其中，碼盤裝置的圓形盤體通過與其偏心的軸孔安裝在驅動系統的頂驅電機或轉盤電機的轉軸上，傳感器設置在圓形盤體的表面外側，且傳感器通過角度信號處理器與動態工具面控制器相連。

所述的防噴器安裝在鉆臺下底面上方，鉆桿套裝于防噴器中部。

本發明具有以下優點：本發明采用的角度檢測裝置能自動計算出電機轉軸的轉動角度，計算精確、精度高、抗震性能好，且易于加工，成本低；節約定向鉆井造斜成本，提高鉆井效率，縮短鉆井周期，能有效減少井下事故的發生；通過動態工具面控制器實現井下定向動力鉆具工具面的動態控制，在鉆具工具面發生漂移時，可實時地操作動態工具面控制器，調整鉆具工具面，避免設備停鉆、上提鉆具，從而減少設備損耗，大幅節省人力物力，同時大大減少井下事故的發生。

附圖說明

圖1?為實施例一的結構示意圖；

圖2?為實施例一中光電編碼器安裝示意圖；

圖3?為實施例二的結構示意圖；

圖4?為實施例二中光電編碼器安裝示意圖

圖5?為實施例三的結構示意圖

圖6?為實施例四的結構示意圖；

圖中，1-鉆頭，2-彎曲式造斜動力鉆具，3-隨鉆測量系統，4-鉆桿，5-防噴器，6-鉆臺，7-頂驅，8-頂驅電機，9-光電編碼器，10-工具面解碼器，11-伺服和制動系統，12-角度信號處理器，13-動態工具面控制器，14-立管，15-MWD系統壓力信號傳感器，16-轉盤，17-轉盤電機，18-方鉆桿，19-水龍頭，20-碼盤裝置。

具體實施方式