[发明专利]一种自动调整工具面定向控制系统和方法

说明书

本发明公开了一种自动调整工具面定向控制系统和方法，所述自动调整工具面定向控制方法通过控制平台设置参数、数据采集模块获取钻井设备实时数据参数、数据分析模块对获取的数据进行分析处理并输出控制参数，控制顶驱精确转动，调整和保持工具面，直到当前立柱完成滑动井段或结束滑动钻进。通过采用本发明提供的一种自动调整工具面定向控制方法及系统可实现自动定向钻井，并显著提高斜井段和水平段的钻井能力，可实现一边打钻，一边定向，不降低钻井进尺。

技术领域

本发明涉及滑动钻井技术领域，尤其涉及一种自动调整工具面定向控制系统和方法。

背景技术

由导向马达、随钻测量系统构成的滑动钻井是目前的主要定向钻井方式。该滑动定向方法实现了顶驱自动扭摆功能，扭矩摇摆技术顺时针逆时针交替旋转钻具，降低了井眼摩阻，解决了滑动托压，提高了钻井效率。但是现有的滑动定向技术，只是实现了自动顶驱扭摆，减小了钻柱托压，但还无法实现自动定向；在难度较大的定向井和水平井的钻井作业中，明显很吃力。因此，如何提升在难度较大的定向井和水平井的钻井能力，是一个亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一方面，提出了一种自动调整工具面定向控制方法，所述自动调整工具面定向控制方法包括如下步骤：

通过控制平台设置目标工具面、允许扇区、目标井深、压差给定、工具面调整转速、摇摆速度、左摇摆扭矩百分数、右摇摆增量、压差与角度关系参数；

启动滑动定向，并采集MWD实际工具面、立管压力及大钩悬重相关参数；

测量基准扭矩，释放扭矩，并摆工具面；

探底后，使能摇摆，获得左右摇摆圈数，进行顺时针或逆时针旋转；

使能定向，根据实际工具面与目标工具面差值，自动进行左、右冲撞，修正冲撞比例，调节工具面，使之趋于目标工具面，在允许扇区内，实现工具面自动保持；

在钻进中，一边钻进，一边定向，保持工具面稳定在目标工具面误差之内，直到当前立柱完成滑动井段或结束滑动钻进。

优选的，所述自动调整工具面定向控制方法根据MWD实测工具面与目标工具面的角度差以及反扭矩角偏移，控制平台控制钻井设备的顶驱精确转动，调整工具面到目标方位，控制平台检测工具面偏差进行修正。

优选的，所述自动调整工具面定向控制方法将采集的扭矩数据作为反馈量，控制扭矩摇摆圈数，旋转钻具，降低井眼摩阻，输送连续稳定的井底钻压。

优选的，所述自动调整工具面定向控制方法采用手动设置或自动测量压差与角度关系，可实现设置或测量值的拟合，获得其他未设置或测量压差与角度的关系。

优选的，所述控制平台包括HMI、可编程控制器PLC、计算机及多组通信电缆。

本发明的第二方面提出了一种自动调整工具面定向控制系统，所述自动调整工具面定向控制系统包括：数据采集模块、数据传输模块、数据分析模块及控制平台，其中：所述数据采集模块包括MWD传感器、钻杆扭矩传感器、立管压力传感器及大钩悬重传感器，所述数据采集模块连接数据传输模块；所述数据传输模块连接数据分析模块；所述数据分析模块为可编程控制器PLC，所述数据分析模块连接控制平台；所述控制平台为计算机，通过可编程控制器PLC控制顶驱精准转动。

优选的，所述数据传输模块包括多组通信电缆，且数据传输与交换采用WITS标准。

优选的，所述可编程控制器PLC设置于钻井设备的顶驱上，并通过通信电缆连接计算机。

本发明的有益效果在于：通过采用本发明提供的一种自动调整工具面定向控制系统和方法能实现自动定向钻井，并显著提高斜井段和水平段的钻井能力，适用于难度较大的定向井和水平井的钻井作业。

附图说明

图1是本发明提供的一种自动调整工具面定向控制方法的工作流程图；