[發明專利]基于鉆桿驅動的指向式井眼軌跡控制方法

在審

• 申請號: 202011097145.X
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112228035A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 馮定;張紅;王鵬;施雷;林德樹
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00;E21B7/04;E21B47/022;E21B47/024;E21B47/18
• 代理公司: 荊州市亞德專利事務所(普通合伙) 42216
• 代理人: 周宗揚

本發明涉及一種控制方法，具體涉及一種基于鉆桿驅動的指向式井眼軌跡控制方法。該方法包括如下步驟：參數下傳、確定偏置矢量、偏心環閉環控制、井身參數閉環控制。該方法在鉆井作業時，不需要頻繁起下鉆就可以實現三維井眼軌跡控制,且具有機械鉆速高、井眼清潔效果好、井眼軌跡控制精度和靈活性高、起下鉆次數少、井眼質量高、安全性高等優點,適合于我國復雜油氣藏中深井、超深井、超薄油層水平井及非常規油氣井等特殊工藝井開發形勢的需要，能精確控制井眼軌跡，克服了現有控制方法不能閉環控制、不能去除干擾信號的缺陷。

技術領域

本發明涉及一種控制方法，具體涉及一種基于鉆桿驅動的指向式井眼軌跡控制方法。

背景技術

由于不斷地開采，石油開采難度也在一步步地增加，大位移井、超薄油層水平井、定向井等復雜結構井在油氣勘探開采中所占比例越來越大，另一方面，開采難度的增加也使得成本大大增加，傳統的鉆井工具已不能滿足要求，所以急需新的鉆井工具既能滿足這些復雜井開發的需要又能降低開采成本。

基于鉆桿驅動的指向式井眼軌跡控制工具，是以鉆桿旋轉作為偏置機構動作的驅動動力，在偏置機構的作用下工具主軸被迫產生偏置，導致鉆頭與井眼軸線產生傾角從而進行導向鉆井。井眼軌跡控制工具包括偏心機構以及與偏心機構相連的減速裝置、電磁離合器、傳感器和控制器，所述井眼軌跡控制工具偏置動力由鉆桿提供，所述偏心機構由內環和外環組成，內環嵌套于外環內孔中，主軸嵌套于內環內孔中。其配套的井眼軌跡控制方法是通過鉆井液脈沖的方式向控制器下傳控制信號，而使控制器控制電磁離合器動作而控制偏心機構的內環和外環動作，進而實現偏轉，其可以在鉆井作業時，不需要頻繁起下鉆就可以實現三維井眼軌跡控制。但現有控制方法在控制過程由于其存在缺陷，如不能閉環控制、不能去除干擾信號等缺陷，往往不能精確控制井眼軌跡，井眼軌跡存在一定偏差，因此有必要對其改進，使其能精確控制井眼軌跡。

發明內容

本發明的目的是：提供一種通過對解碼方法、偏置矢量計算方法、傳感器布置位置的合理設置，而能精確控制井眼軌跡，通過對偏轉角度和測算偏轉角度的閉環控制，而能進一步精確控制井眼軌跡，以解決現有控制方法不能對井眼軌跡精確控制問題的基于鉆桿驅動的指向式井眼軌跡控制方法。

本發明的技術方案是：

基于鉆桿驅動的指向式井眼軌跡控制工具，包括如下步驟：

1）、參數下傳

a、通過導向參數動態增量編碼的方法對井身參數進行編碼，編碼完成后通過鉆井液脈沖將井身參數下傳至工具控制器；

b、工具控制器接收鉆井液脈沖信號后，通過初始閾值確定、峰值檢測、閾值更新對脈沖信號進行解碼；

2）、確定偏置矢量

a、根據姿態傳感器的檢測數值和解碼后的井身參數，計算工具面角以及偏置量；

b、根據偏置量計算偏心環旋轉角度；

3）、偏心環轉動角度閉環控制

a、通過角度傳感器測得偏心環角度的輸出量，并根據預設角度和角度輸出量之間的差值控制電磁離合器開合，使偏心環轉動至步驟2）中的偏心環旋轉角度而對偏心環旋轉角度閉環控制；

4）、井身參數閉環控制

a、通過傳感器測得實際的井斜、方位、工具面角度與預設井身參數進行對比；

b、根據對比結果重復步驟2）和3）對井眼軌跡進行補償修正而對井身參數進行閉環控制。

本發明的有益效果在于：