[發明專利]一種泥漿驅動旋轉導向鉆井控制系統

在審

• 申請號: 202211055588.1
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115434968A
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 趙建國;王國榮;劉清友;肖曉華;萬敏;曾杰;董學成;羅旭
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: F15B13/02
• 分類號: F15B13/02;F15B15/14;F15B21/08;E21B7/04;E21B44/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種泥漿驅動旋轉導向鉆井控制系統，其特征在于：由鉆頭(1)、電磁節流閥(2)、徑向推力機構(3)、旋轉導向工具(4)、旋轉導向工具內部泥漿通道(5)、泥漿脈沖發射器(6)、環空(7)、上接頭(8)、鉆桿(9)、電池/發電機(10)、電源管理模塊(11)、CPU(11)、測量模塊(13)、放大控制器組A(14-1)、電磁減壓閥(15)、控制閥組A(16-1)組成，所述：電磁節流閥(2)安裝在鉆頭(1)和旋轉導向工具(4)之間，可控制旋轉導向工具內部泥漿通道(5)內高壓泥漿的壓力，進而控制控制閥組A(16-1)的泥漿壓力；所述：旋轉導向工具內部泥漿通道(5)與控制閥組A(16-1)之間串聯電磁減壓閥(15)，用于控制控制閥組A(16-1)高壓泥漿壓力；所述：1～4個徑向推力機構(3)左液壓腔(307)分別并聯1～4個二位二通電磁插裝閥A(17)，并與環空(7)連接；所述：1～4個徑向推力機構(3)右液壓腔(308)分別并聯1～4個二位二通電磁插裝閥B(18)，并與電磁減壓閥(15)連接；所述：二位二通電磁插裝閥A(17)和二位二通電磁插裝閥B(18)所組成的控制閥組A(16-1)由放大控制器組A(14-1)進行控制；所述：測量模塊(13)由陀螺儀(13-1)、磁通量測量儀(13-2)、重力加速度計(13-3)、泥漿脈沖控制器(13-4)、存儲器(13-5)、管內壓力傳感器(13-6)、管外壓力傳感器(13-7)組成。

2.根據權利要求1所述的一種泥漿驅動旋轉導向鉆井控制系統，其特征在于：二位二通電磁插裝閥A(17)為斷電常閉二位二通電磁插裝閥，二通電磁插裝閥B(18)為斷電常開二位二通電磁插裝閥，確保斷電狀態或測控電路故障情況下，左液壓腔(307)與環空(7)中的低壓泥漿保持連接狀態，并與旋轉導向工具內部泥漿通道(5)中的高壓泥漿保持斷開狀態，確保在彈簧(302)的彈力作用下將活塞(303)左移，進而促使推力塊(305)收縮，減小井下卡鉆風險；同時，也可減小非導向鉆井作業中對電能的消耗，以延長旋轉導向鉆井系統井下服務時間。

3.根據權利要求1所述的一種泥漿驅動旋轉導向鉆井控制系統，其特征在于：1個徑向推力機構(3-1-1)由1～4個并聯的二位二通電磁插裝閥A(17)和1～4個并聯的二位二通電磁插裝閥B(17)所組成的控制閥組D(16-4)進行控制，以提高左液壓腔(307)和右液壓腔(308)進出液速度，進而提高徑向推力機構D(3-2-1)的伸縮頻率，提高旋轉導向控制精度和轉速，實現高精度高轉速鉆井，同時可減小任意1個小二位二通電磁插裝閥A(17)或二位二通電磁插裝閥B(18)故障、堵塞等失效風險；所述：控制閥組D(16-4)配備與插裝閥相同數量的放大控制器(14)1個二位二通電磁插裝閥A(17)或二位二通電磁插裝閥B(18)對應1個放大控制器(14)；或：1～4個并聯的二位二通電磁插裝閥A(17)配備1個放大控制器(14)，1～4個并聯的二位二通電磁插裝閥B(18)配備1個放大控制器(14)，減小放大控制器(14)的數量，提高同步性。

4.根據權利要求1所述的一種泥漿驅動旋轉導向鉆井控制系統，其特征在于：二位二通電磁插裝閥A(17)、二位二通電磁插裝閥B(18)可由二位三通電磁插裝閥(19)代替；所述：二位三通電磁插裝閥(19)的機能為：斷電時T口與左液壓腔(307)連接，確保在彈簧(302)的彈力作用下將活塞(303)左移，進而促使推力塊(305)收縮，減小井下卡鉆風險；同時，也可減小非導向鉆井作業中對電能的消耗，以延長旋轉導向鉆井系統井下服務時間。

5.根據權利要求1所述的一種泥漿驅動旋轉導向鉆井控制系統，其特征在于：當采用右液壓缸(308)代替彈簧(302)時，可實現活塞(303)全液壓左右運動，1～4個徑向推力機構(3-1-1)中的活塞(303)左右運動由二位四通電磁插裝閥(20)所組成的控制閥組C(16-3)控制；所述：二位四通電磁插裝閥(20)為斷電時P口與右液壓腔(308)連接、T口與左液壓腔(307)連接，此時活塞(303)右液壓腔(308)為高壓、左液壓腔(307)為低壓，確保活塞(303)左移，進而促使推力塊(305)收縮，減小井下卡鉆風險；同時，也可減小非導向鉆井作業中對電能的消耗，以延長旋轉導向鉆井系統井下服務時間。