[發明專利]基于井下機器人的彎螺桿造斜參數控制方法及系統

有效

• 申請號: 202110890764.2
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113482590B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 趙建國;方世紀;王國榮;劉清友;肖曉華;韓碩;朱海燕;楊榮杰;王菊;梁鵬輝
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00;E21B7/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于井下機器人的彎螺桿造斜參數控制系統，其特征在于，它包括行程輪(1)、鉆壓控制機器人(2)、減壓閥(3)、電路放大器(4)、變頻器(5)、計算電路(6)，所述鉆壓控制機器人(2)左端連接上部鉆桿(7)，右端連接螺桿鉆具(8)及鉆頭(9)，所述減壓閥(3)連接在鉆壓控制機器人(2)液壓回路中，所述電路放大器(4)、變頻器(5)串聯在計算電路(6)與減壓閥(3)間；

其中，計算電路(6)根據所需調整的工具面角偏差Δω計算出所需的調整鉆壓ΔP_B大小，利用鉆壓P_B以及定量控制工具面角ω，c通過公式1擬合得到，表示螺桿鉆具反扭角，°，M_M表示作用在螺桿鉆具及彎接頭中點集中反扭矩，N·m，G表示鋼的剪切模量，Pa；L_M表示馬達中點至上切點距離，m，J_ρM表示馬達及彎接頭的等效極慣性矩，m⁴，M_V表示直井段底面反扭矩，N·m，L_V表示垂直井段鉆桿長度，m，J_ρV表示鉆桿極慣性矩，m⁴，L_i表示增斜、穩斜、降斜井段鉆桿長度，m，J_ρi表示各斜井段鉆桿極慣性矩，m⁴，M_S表示各斜井段底部反扭矩，N·m，M_Fi表示各斜井段摩擦力矩，N·m，M_B表示鉆頭切削阻力力矩，N·m，D_B表示鉆頭直徑，m，P_B表示鉆壓，N，λ表示系數，量綱1；

計算電路(6)根據當前造斜率偏差Δβ計算出一個工具面角ω波動區間，使鉆壓P_B上下波動，鉆壓波動則促使鉆具扭矩M產生波動，扭矩波動促使工具面角ω產生波動，由此降低造斜率β；

計算電路(6)根據當前鉆壓波動狀態，減小波動幅值或頻率，以減小扭矩波動幅值和頻率，進而減小工具面波動幅值θ和頻率f，以提高造斜率β，其中，利用工具面角ω波動幅度θ控制造斜率β，具體如下：

假設造斜時工具面角ω不變，則井眼軌跡存在于方位角Φ所在的鉛垂面內，當工具面角ω產生波動時，由公式3得到方位角Φ所在鉛垂面內的曲率ρ，從而可根據造斜率偏差Δβ計算工具面角波動幅度θ；

式中：

ρ，方位角Φ所在鉛垂面內的井眼曲率，量綱1；

θ，工具面角波動幅度，°；

y，方位角Φ所在的鉛垂面內井眼軌跡方程；

y_ω，工具面內井眼軌跡方程；

由公式3可得，工具面角ω波動幅度θ越大，井眼軌跡曲率ρ越小，對應造斜率β越小，為控制造斜率β的同時防止軌跡過于彎扭，應根據需要設置工具面角波動頻率f。