[发明专利]一种钻进偏移传感修正系统及方法

权利要求书

1.一种钻进偏移传感修正系统，其特征在于，所述的修正系统安装在钻机的钻杆和钻头上，包括定位模块、压力传感模块和载荷施加装置；

所述的定位模块包括多个，布置在钻杆的上端平面圆周和中心处，还布置在钻杆中端平面的圆周处，还布置在钻头处；

所述的压力传感模块包括多个，布置在钻头的齿圈上；还布置在钻头最底部接触岩石的牙齿内侧；

所述的载荷施加装置位于钻杆的顶部；

所述的定位模块、压力传感模块和载荷施加装置均钻机操作中控连接，由操作中控根据定位模块和压力传感模块的检测参数计算得到钻杆回正所需要的应力分量，对微调液压装置进行动态施压。

2.根据权利要求1所述的一种钻进偏移传感修正系统，其特征在于，所述的载荷施加装置包括微调液压装置、载荷接收点，微调液压装置与载荷接收点均包括多个，均匀分布在钻杆的最上端圆周处，载荷接收点与钻杆的上端平面圆周处的定位模块的位置对应，每个微调液压装置上端与载荷接收点连接，并通过载荷接收点与钻机操作中控连接，接收钻机操作中控下发的载荷信号。

3.一种钻进偏移传感修正方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在钻机的钻杆上端平面圆周和中心处、钻杆中端平面的圆周处和钻头处分别布置定位模块；

步骤二、在钻头的齿圈上、钻头最底部接触岩石的牙齿内侧分别布置压力传感模块；

步骤三、在钻杆的顶部布置载荷施加装置；

步骤四、以钻杆上端平面中心的定位模块为原点，以钻杆上端圆周处的定位模块所确定的平面为x轴与y轴平面，与其垂直的轴为z轴，建立三维坐标系；

步骤五、在三维坐标系中划分单元网格；

步骤六、根据钻杆中端平面的圆周处的定位模块确定钻杆中端在三维坐标系的坐标位置；

步骤七、根据钻头处的定位模块确定钻头在三维坐标系的坐标位置；

步骤八、基于应力平衡原理，由于钻进是一个动态过程，坐标轴的原点不动，根据定位模块确定钻杆和钻头偏移xyz方向角度；

步骤九、由钻头上的压力传感模块以及钻杆偏移方向能够计算出钻头整体的受力状态；用于获得xyz三个应力分量所受的应力；

步骤十、根据回正所需的应力分量，确定施加载荷的坐标，传输给微调液压装置，通过微调液压装置传递给钻杆，钻杆在旋转过程中，对微调液压装置进行动态施压，形成以坐标为作用点进行的动态施压过程。

4.根据权利要求3所述的一种钻进偏移传感修正方法，其特征在于，所述的动态施压的具体过程为：

荷施加装置包括微调液压装置、载荷接收点，微调液压装置与载荷接收点均匀分布在钻杆的最上端圆周处，载荷接收点与钻杆的上端平面圆周处的定位模块的位置对应，每个微调液压装置上端与载荷接收点连接，载荷接收点与坐标原点分布在同一水平面上，载荷接收点随着钻杆旋转，根据钻头偏移的受力情况，获得回正时施加的载荷和坐标点，坐标点和力是固定的，当载荷接收点旋转到指定坐标时会对微调液压装置发出施加回正力的信号，每一个载荷接收点到达此点时都会发出载荷信号，从而实现动态施压回正钻杆偏移。

5.根据权利要求3所述的一种钻进偏移传感修正方法，其特征在于，压力传感模块测量钻头整体受力大小和方向，测量每个测点所受三轴压力。

6.根据权利要求3所述的一种钻进偏移传感修正方法，其特征在于，当钻机为单牙轮钻头时，钻头部分的定位模块分布布置在钻头质点界面圆周处。

7.根据权利要求3所述的一种钻进偏移传感修正方法，其特征在于，当钻机为三牙轮钻头时，钻头部分的定位模块分布布置在钻杆底部、三个牙轮钻头的外围平面处。

8.根据权利要求3所述的一种钻进偏移传感修正方法，其特征在于，当钻机为PDC钻头时，钻头部分的定位模块分布布置在钻杆底部、钻头的质点界面圆周处。