[發明專利]鉆頭鉆速的控制系統以及控制方法

有效

• 申請號: 202010655211.4
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111878055B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 宋先知;裴志君;李根生;黃中偉;田守嶒;祝兆鵬
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B44/04
• 分類號: E21B44/04;E21B45/00;E21B47/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 陳燁;張印鐸

本申請公開了一種鉆頭鉆速的控制系統以及控制方法，控制方法包括：所述控制方法包括：接收地面工程設備的地面工程參數；在鉆頭鉆進過程中接收目標井的井下信息，所述井下信息包括：近鉆頭工程參數和環境特征參數；將所述地面工程參數和所述井下信息輸入綜合數據處理設備，所述綜合數據處理設備將所述地面工程參數和所述井下信息輸入尋優模型并得出井下決策參數和地面決策參數；根據所述地面決策參數調節地面工程設備，將所述地面工程參數調節為所述地面決策參數；根據所述井下決策參數調節鉆頭，將鉆頭工作參數調節為所述井下決策參數。本申請通過同時調節地面工程參數和鉆頭工作參數，能夠使得鉆頭鉆速可以得到有效控制。

技術領域

本發明涉及石油鉆井技術領域，具體涉及一種鉆頭鉆速的控制系統以及控制方法。

背景技術

本部分的描述僅提供與本發明公開相關的背景信息，而不構成現有技術。

隨著全球能源的緊張，石油和天然氣資源成為各國普遍爭搶的能源，各國都在加緊進行油氣的勘探開發。鉆井是油氣勘探開發過程中最關鍵的環節之一，在鉆井過程中，需要對影響鉆井鉆速的地面工程參數進行有效的控制，從而能夠合理控制鉆頭鉆速，有效的減小作業時間，降低作業成本。

現有技術中，通常根據攜帶有近鉆頭工況(例如近鉆頭處鉆壓、扭矩、井底壓力等)信息的泥漿脈沖信號，來判斷井下工況。然后依賴司鉆人員的經驗操作地面工程設備來達到控制鉆頭鉆速的目的。但采用該方法無法做到實時控制，從而使得鉆頭鉆速不能沒有得到及時的調控，鉆速若沒有得到合理的控制會導致井壁失穩，井眼軌跡偏移，鉆井效率低，嚴重會導致井壁坍塌，使井報廢，造成巨大的經濟損失。

應該注意，上面對技術背景的介紹只是為了方便對本發明的技術方案進行清楚、完整的說明，并方便本領域技術人員的理解而闡述的。不能僅僅因為這些方案在本發明的背景技術部分進行了闡述而認為上述技術方案為本領域技術人員所公知。

發明內容

為解決現有技術存在的問題，本申請提供了一種鉆頭鉆速的控制系統以及控制方法，使得鉆頭鉆速可以得到有效控制。

為實現上述目的，本申請提供的技術方案如下所述：

一種鉆頭鉆速的控制系統，所述控制系統包括：

地面工程設備；

用于測量所述地面工程設備的地面工程參數的地面檢測機構；

用于調節地面工程參數的地面設備控制機構，所述地面工程參數包括大鉤懸重、泥漿泵壓、轉盤轉速、泥漿排量中的其中一個或多個；

設置在目標井下的鉆頭；

用于調節鉆頭工作參數的鉆頭控制機構；

設置在所述目標井下的井下測量機構，所述井下測量機構用于采集井下信息，所述井下信息包括近鉆頭工程參數和環境特征參數；

設置在所述目標井下的井下輔助機構，所述井下輔助機構與所述井下測量機構電性連接，所述井下輔助機構用于對所述井下信息進行壓縮處理得到井下壓縮信息；

綜合數據處理設備，包括：用于獲取所述井下壓縮信息和所述地面工程參數的綜合數據采集機構，所述綜合數據處理設備能根據所述井下信息和所述地面工程參數建立所述地面設備控制機構與所述地面檢測機構之間的第一反饋回路；所述綜合數據處理設備能通過所述井下輔助機構建立所述井下測量機構與所述鉆頭控制機構之間的第二反饋回路。

作為一種優選的實施方式，所述井下測量機構和所述綜合數據采集機構均包括：用于產生和接收泥漿脈沖信號的脈沖模塊，所述綜合數據采集機構和所述井下測量機構通過泥漿脈沖信號進行信息傳遞。

作為一種優選的實施方式，所述綜合數據處理設備還包括：