[发明专利]旋转导向钻井系统的导向力测控装置及导向力标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及旋转导向钻井系统，尤其涉及一种旋转导向钻井系统的导向力测控装置及旋转导向钻井系统导向力标定方法。

背景技术

旋转导向钻井系统是定向井领域的装备，能够极大地提高定向井作业效率和作业成功率，是未来定向井技术发展的趋势之一，其中导向力测控技术成为控制旋转导向钻井系统导向精度的一项关键技术。

旋转导向钻井系统按结构原理分，可分为推靠式和指向式。推靠式采用三个或更多个翼肋张开推靠井壁来实现对钻头进行导向，但是目前对推靠式的旋转导向钻井系统的导向力度和导向角度等还没有可靠的测控技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是需要提供一种导向力的测控方法及装置，以对旋转导向钻井系统的导向力进行测控和标定。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种旋转导向钻井系统的导向力测控装置，包括三翼测控盘、三个推力传感器、数据处理器以及安装推力传感器的固定螺杆，其中：

中空的三翼测控盘包含三个隆起的翼肋，所述旋转导向钻井系统的导向单元伸入三翼测控盘的中空结构中，三翼测控盘的三个翼肋分别对应导向单元的三个导向巴掌；每个翼肋上均安装有固定螺杆，每根固定螺杆位于三翼测控盘的中空结构中的部分上各安装有一个推力传感器；三个推力传感器的顶头一一对应地顶在导向单元的三个导向巴掌上。

优选地，所述三翼测控盘为中空的三翼纺锤体结构。

优选地，所述推力传感器包括“与”字形的应变式推力传感器。

优选地，所述三翼测控盘1套在所述导向单元的外圆面上，与所述导向单元固定连接。

优选地，所述固定螺杆通过一对螺母固定安装在所述翼肋上。

本发明提供了一种旋转导向钻井系统的导向力标定方法，包括：

通过所述三个推力传感器采集三路推力信号；

通过压力传感器对控制所述导向单元的三路液压系统的压力进行检测，获得三路压力信号；

对所述三路推力信号及三路压力信号进行比较，获得液压系统压力与导向力之间的对应关系；

测量液压系统三路驱动电机转速信号的频率；

根据所述对应关系以及三路转速信号的频率对翼肋推力进行标定。

优选地，该方法包括：

根据所述对应关系以及三路转速信号的频率，对翼肋推力进行误差分析并提供导向力精度数据；

根据所述误差分析以及导向力精度数据进行导向工具精度标定。

优选地，对所述三路推力信号及三路压力信号进行比较的步骤，包括：

对所述三路推力信号进行调理后传输到数据处理器进行合成，获得第一推力；

将这三路压力合成为第二推力；

对所述第一推力与所述第二推力进行比较。

与现有技术相比，本发明的实施例可用于对旋转导向钻井系统的导向力进行测控和标定。

附图说明

图1为本发明实施例的导向力测控装置的结构示意图。

图2为图1所示导向力测控装置中三翼测控盘的外形示意图。

图3为图2所示三翼测控盘外形示意图的A-A剖面示意图。

图4为图1所示导向力测控装置中三翼测控盘的安装示意图。

图5为图4所示三翼测控盘安装示意图的A-A剖面示意图。

图6为图1所示实施例汇总推力传感器的安装示意图。

图7为本发明实施例的旋转导向钻井系统导向力标定方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1所示，本发明实施例的导向力测控装置主要包括三翼测控盘1、三个推力传感器2、数据处理器3以及安装推力传感器2的固定螺杆5等。

如图2、图3、图4以及图5所示，三翼测控盘1为一个中空的三翼纺锤体结构，两端小中间大，中间部分与两端以斜坡过度。三翼测控盘1的三个隆起的翼肋11，在三翼测控盘1的中间部分形成中空结构，导向单元8伸入三翼测控盘1的中空结构中。