[發(fā)明專利]一種井眼軌跡的控制方法與系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110619183.5
• 申請(qǐng)日: 2021-06-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113431493A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾強(qiáng);馬雙富;曾钘;張翼翔;李耀翔;劉美萬(wàn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川宏華電氣有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): E21B7/04
• 分類號(hào): 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

本發(fā)明公開(kāi)了一種井眼軌跡的控制方法與系統(tǒng)，所述控制方法，包括如下步驟：步驟1：輸入鉆井計(jì)劃；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：計(jì)算井眼軌跡；步驟5：生成一系列鉆機(jī)控制指令；步驟6：鉆機(jī)執(zhí)行指令；步驟7：接收傳感器測(cè)量模塊數(shù)據(jù)并更新數(shù)據(jù)，更新后的數(shù)據(jù)及時(shí)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。所述控制系統(tǒng)包括：傳感器測(cè)量模塊用于采集鉆井作業(yè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)；控制設(shè)備接收傳感器測(cè)量模塊的數(shù)據(jù)，生成控制指令并計(jì)算井眼軌跡；控制量模塊，用于控制鉆機(jī)執(zhí)行動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼軌跡的控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油鉆井中的井眼軌跡的計(jì)算與控制，具體的，涉及一種井眼軌跡的控制方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前利用計(jì)算機(jī)軟件可以輕松地實(shí)現(xiàn)井眼軌跡的設(shè)計(jì)與計(jì)算，利用數(shù)據(jù)表和2維或3維曲線顯示結(jié)果，使地下不可見(jiàn)的井眼軌跡變得可見(jiàn)，施工人員根據(jù)計(jì)算結(jié)果制定指令，操控鉆機(jī)，實(shí)現(xiàn)井眼軌跡的控制。

由于定向井鉆井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)只有井深、井斜角及方位角等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件衍生大量的其他數(shù)據(jù)，最終通過(guò)數(shù)據(jù)表和2維或3維曲線顯示結(jié)果，這就要求井眼軌跡設(shè)計(jì)與計(jì)算人員具備一定的專業(yè)技能，同時(shí)，定向井鉆井涉及計(jì)算機(jī)軟件與鉆機(jī)控制系統(tǒng)相互獨(dú)立，井眼軌跡計(jì)算得到的控制指令只能通過(guò)操作人員傳遞下發(fā)，這都不利于鉆機(jī)設(shè)備的自動(dòng)化程度的提升，影響井眼軌跡控制效率，增大由于人為因素造成的失誤風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種井眼軌跡的控制方法與系統(tǒng)。

一種井眼軌跡的控制方法，包括如下步驟：

步驟1：輸入鉆井計(jì)劃，鉆井計(jì)劃通過(guò)上位機(jī)輸入加載在控制器中或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)借助存儲(chǔ)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(jì)算井眼軌跡，描述井下?tīng)顟B(tài)，并用一系列的圖表、2維和3維常規(guī)方式展示，同時(shí)輸出3D顯示圖并對(duì)下一鉆探階段的井眼軌跡進(jìn)行預(yù)測(cè)；

步驟5：控制器接收步驟4的計(jì)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(duì)頂驅(qū)和絞車進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)井眼軌跡的實(shí)時(shí)控制；

步驟7：接收傳感器測(cè)量模塊數(shù)據(jù)并更新數(shù)據(jù)，更新后的數(shù)據(jù)及時(shí)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(shí)控制與監(jiān)視，形成對(duì)井眼軌跡的閉環(huán)控制。

一種井眼軌跡的控制系統(tǒng)，包括：

傳感器測(cè)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(guò)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(cè)量模塊的數(shù)據(jù)，生成控制指令并計(jì)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(hào)，用于控制鉆機(jī)執(zhí)行動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼軌跡的控制。

所述BHA鉆具組合配置有測(cè)量單元，用于測(cè)量井底工具的工具面、井斜角和方位角，以及井底鉆壓、扭矩扭矩、溫度、壓力、振動(dòng)數(shù)據(jù)，通過(guò)泥漿脈沖或電磁脈沖向上傳輸至MWD儀器。

優(yōu)選的，所述MWD儀器接收BHA鉆具組合測(cè)量單元上傳的測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行解碼并上傳至控制設(shè)備。

優(yōu)選的，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、扭矩?cái)?shù)據(jù)；并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制設(shè)備。

優(yōu)選的，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。