[發(fā)明專利]一種井眼軌跡的控制方法與系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110619183.5
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113431493A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾強(qiáng);馬雙富;曾钘;張翼翔;李耀翔;劉美萬
• 申請（專利權(quán)）人: 四川宏華電氣有限責(zé)任公司
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B44/00;E21B47/12
• 代理公司: 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

1.一種井眼軌跡的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：輸入鉆井計劃，鉆井計劃通過上位機(jī)輸入加載在控制器中或通過網(wǎng)絡(luò)借助存儲介質(zhì)加載在控制器中；

步驟2：獲取頂驅(qū)轉(zhuǎn)速、扭矩、主軸旋轉(zhuǎn)角度；

步驟3：獲取BHA數(shù)據(jù)及鉆井?dāng)?shù)據(jù)；

步驟4：根據(jù)步驟1至步驟3所獲得的數(shù)據(jù)，計算井眼軌跡，描述井下狀態(tài)，并用圖表、2維和3維常規(guī)方式展示，同時輸出3D顯示圖并對下一鉆探階段的井眼軌跡進(jìn)行預(yù)測；

步驟5：控制器接收步驟4的計算結(jié)果，生成一系列鉆機(jī)控制指令；

步驟6：根據(jù)接收到的鉆機(jī)控制指令，對頂驅(qū)和絞車進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)井眼軌跡的實(shí)時控制；

步驟7：接收傳感器測量模塊數(shù)據(jù)并更新數(shù)據(jù)，更新后的數(shù)據(jù)及時發(fā)送至控制設(shè)備中，控制設(shè)備重復(fù)步驟2至4，生成新的控制指令，繼續(xù)執(zhí)行步驟5至7，實(shí)現(xiàn)井眼軌跡的實(shí)時控制與監(jiān)視，形成對井眼軌跡的閉環(huán)控制。

2.一種井眼軌跡的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

傳感器測量模塊包括BHA鉆具組合、MWD儀器、頂驅(qū)和鉆機(jī)傳感器，用于采集鉆井作業(yè)過程中的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至控制設(shè)備；

控制設(shè)備包括控制器和上位機(jī)，接收傳感器測量模塊的數(shù)據(jù)，生成控制指令并計算井眼軌跡，控制指令發(fā)送至控制量模塊，井眼軌跡發(fā)送至上位機(jī)；

控制量模塊，接收控制設(shè)備發(fā)送的控制信號，用于控制鉆機(jī)執(zhí)行動作，實(shí)現(xiàn)對井眼軌跡的控制。

3.如權(quán)利要求2所述一種井眼軌跡的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述BHA鉆具組合配置有測量單元，用于測量井底工具的工具面、井斜角和方位角，以及井底鉆壓、扭矩、溫度、壓力和振動數(shù)據(jù)，通過泥漿脈沖或電磁脈沖向上傳輸至MWD儀器。

4.如權(quán)利要求2所述一種井眼軌跡的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述MWD儀器接收BHA鉆具組合測量單元上傳的測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行解碼并上傳至控制設(shè)備。

5.如權(quán)利要求2所述一種井眼軌跡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述頂驅(qū)采集頂驅(qū)運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括頂驅(qū)運(yùn)行狀態(tài)、轉(zhuǎn)速和扭矩數(shù)據(jù)；并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制設(shè)備。

6.如權(quán)利要求2所述一種井眼軌跡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述鉆機(jī)傳感器采集鉆機(jī)數(shù)據(jù)，包括懸重、立管壓力和大鉤高度數(shù)據(jù)以及其衍生數(shù)據(jù)；并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制設(shè)備。

7.如權(quán)利要求2所述一種井眼軌跡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器為可編程控制器，被配置為有線或無線的方式與傳感器測量模塊和控制量模塊連接；接收傳感器測量模塊數(shù)據(jù)及上位機(jī)輸入的數(shù)據(jù)，計算井眼軌跡并得出鉆機(jī)控制指令，控制器將井眼軌跡計算結(jié)果發(fā)送至上位機(jī)，鉆機(jī)控制指令發(fā)送至控制器模塊。

8.如權(quán)利要求2所述一種井眼軌跡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)為觸摸屏或電腦顯示器，含有輸入裝置，輸入測斜數(shù)據(jù)、井眼軌跡數(shù)據(jù)，用于控制器結(jié)合傳感器測量數(shù)據(jù)計算控制量，輸出至控制量模塊進(jìn)行鉆井作業(yè)。

9.如權(quán)利要求2所述一種井眼軌跡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制量模塊接收控制設(shè)備發(fā)送的控制信號，控制井下鉆柱的工具角處于工作工具面扇區(qū)內(nèi)；控制鉆機(jī)按計劃自動執(zhí)行定向鉆井距離/復(fù)合鉆井距離并控制頂驅(qū)主軸的旋轉(zhuǎn)角度。