[發明專利]一種微小井眼連續油管定向工具控制系統及方法

有效

• 申請號: 201710720410.7
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107605456B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 劉清友;趙建國;朱海燕;曾杰;楊亞強;張銘海;劉文全;何俊江;王昆鵬;秦松
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00;E21B7/04
• 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

本發明公開了一種微小井眼連續油管定向工具控制系統，所述定向工具的旋轉外筒（1）經圓錐滾子軸承（2）旋轉安裝于主體上，該控制系統包括液壓回路和控制回路，控制回路包括順次連接的壓力傳感器（3）、濾波器（4）、上單片機（5）、下單片機（6）、三極管（7）和繼電器（8），下單片機（6）上連接有陀螺儀（9），壓力傳感器（3）的感應頭伸入定向工具的泥漿通道（10）內；液壓回路包括二位四通換向閥（11），二位四通換向閥（11）的電磁閥與繼電器（8）的輸出端電連接；它還公開了定向工具的控制方法。本發明的有益效果是：能夠實現遠程無線控制定向工具、雙液壓缸驅動、泥漿作為動力源、大大節省了能源。

技術領域

本發明涉及連續油管鉆井定向工具領域，特別是一種微小井眼連續油管定向工具控制系統及方法。

背景技術

連續油管鉆井技術因其成本低、操作簡單、污染小、占地面積窄的特點在國內外有著廣泛的應用前景，其主要應用于微小井眼（不大于88.9mm）鉆井中。然而由于連續管柱的不可旋轉性，必須采用井下定向的方法來調整鉆具工具面角度。目前，貝克休斯、威德福及斯倫貝謝等國外油服公司已經將連續油管鉆井定向工具成熟應用，但由于國外幾大油服公司對國內采取了嚴格的技術保密措施，國內還未見連續油管鉆井定向工具現場使用的報道。

連續油管鉆井定向工具主要分為3類：電驅動、電液驅動及純液驅動式。國外成熟運用的連續油管鉆井定向器有：Sperry-Sun液壓定向器、Weatherford液壓定向器、Schlumberger液壓定向器、Schlumberger電驅動定向器、Baker Hughes定向器、Schlumberger電液定向器、Missouri電液定向器。國內關于連續油管定向工具尚處于理論設計階段，李猛等人提出的連續管鉆井電液定向器，夏炎等人提出的連續管液控定向工具，王春杰等人提出了一種連續管定向鉆井正排量可控換向器。其中上述電驅動、電液驅動定向工具存在如下缺點：（1）需要下入外置電纜或置入外部電機，使得定向工具的設計難以小型化。（2）設計難度大、結構復雜、成本高。（3）電機在井下高溫高壓的環境下的發熱問題難以解決。（4）電機輸出扭矩較小，可能不足以驅動底部動力鉆具。上述的純液驅動定向工具存在如下缺點：（1）每次換向需暫定泵，頻繁起下連續管柱，大大增加了輔助作業時間。（2）不適用于小井眼或微小井眼鉆井中。（3）角度調整不精確，誤差較大。中國專利2017100281051中公開了“一種微小井眼連續油管鉆井反扭矩定向工具”，該工具采用純液動控制方法，通過降低或升高泵壓實現定向過程，工具面調整精度低、工作效率低。

發明內容

本發明克服現有的電液或純電驅動的連續油管定向工具的缺陷即需外接電纜，微小井眼連續油管鉆井過程中占用攜巖泥漿通道，影響攜巖效果；定向工具內置驅動電機導致尺寸大大增加，常規定向工具不適用于微小井眼鉆井，同時電機易發熱升溫而導致電機失效；以及現有純液連續油管定向工具輔助作業時間長、鎖緊機構不可靠等缺點，提供一種能夠實現遠程無線控制定向工具、雙液壓缸驅動、泥漿作為動力源的微小井眼連續油管定向工具控制系統及方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種微小井眼連續油管定向工具控制系統，所述定向工具的旋轉外筒經圓錐滾子軸承旋轉安裝于主體上，該控制系統包括液壓回路和控制回路，所述控制回路包括順次連接的壓力傳感器、濾波器、上單片機、下單片機、三極管和繼電器，下單片機上連接有陀螺儀，壓力傳感器的感應頭伸入定向工具的泥漿通道內；所述液壓回路包括二位四通換向閥，二位四通換向閥的電磁閥與繼電器的輸出端電連接，二位四通換向閥的A口端、B口端分別與定向工具的左液壓腔、右液壓腔連通，二位四通換向閥的P口端、T口端分別與泥漿通道、環空連通。

所述的定向工具內設置有壓力傳感槽。

所述的壓力傳感槽內設置有壓力傳感器。

所述的控制系統控制微小井眼連續油管定向工具的方法，其特征在于：它包括以下步驟：

S1、從地面發射壓力脈沖，鉆井液經泥漿通道傳輸至壓力傳感槽內的壓力傳感器上；