本發(fā)明屬于石油勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)導向地面控制指令下傳執(zhí)行裝置。

背景技術(shù)：

旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)是是現(xiàn)代導向鉆井的研究重點和發(fā)展方向。旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)是在鉆柱全旋轉(zhuǎn)的條件下進行導向鉆井的，它在鉆頭上方裝有一個可控偏置穩(wěn)定器或可控制鉆頭側(cè)向力(導向力)的旋轉(zhuǎn)導向工具，并配有完整的地面井下雙向通訊系統(tǒng)，在鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆進時能調(diào)控井身軌跡的一項技術(shù)。

在實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導向閉環(huán)鉆井系統(tǒng)過程中，地面對井下工具工作姿態(tài)的干預必不可少，地面干預控制是閉環(huán)鉆井系統(tǒng)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導向的必要手段。地面下傳執(zhí)行裝置在旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)中擔負著下行通訊的任務(wù)，目標是正確的為井下工具傳輸?shù)孛婵刂泼?。目前旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)指令下傳方法通常通過開關(guān)泥漿泵形成下傳指令或者通過調(diào)整轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)下傳功能。通過頻繁開關(guān)泥漿泵雖然可實現(xiàn)下傳功能，但影響正常鉆井過程；轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速調(diào)整只適用于具有頂驅(qū)驅(qū)動裝置的地面系統(tǒng)，對現(xiàn)場通常使用的液壓鉆機而言顯然不能適用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)導向地面控制指令下傳執(zhí)行裝置，所述旋轉(zhuǎn)導向地面控制指令下傳執(zhí)行裝置通過氣動控制系統(tǒng)，搭建指令下傳控制系統(tǒng)，配備手動位置調(diào)節(jié)氣缸，實現(xiàn)泄流泥漿排量調(diào)整；

進一步地，所述旋轉(zhuǎn)導向地面控制指令下傳執(zhí)行裝置包括PC上位機、下傳控制器、電磁換向閥、擺動氣缸和流量調(diào)節(jié)閥，所述PC上位機通過下傳控制器連接電磁換向閥，所述電磁換向閥一端通過擺動氣缸連接流量調(diào)節(jié)閥，另一端連接動力源；

進一步地，所述PC上位機包括指令變換電路和驅(qū)動電路；

其中，所述指令變換電路按照下傳位延遲時間以及下傳流量變化量設(shè)置參數(shù)，將需下傳數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電磁閥的控制信號后輸出給驅(qū)動電路；

所述驅(qū)動電路用于將控制信號進行驅(qū)動放大后輸出給電磁換向閥；

進一步地，所述旋轉(zhuǎn)導向地面控制指令下傳執(zhí)行裝置還包括過濾閥和減壓閥，所述過濾閥一端連接動力源，另一端通過減壓閥連接電磁轉(zhuǎn)向閥，所述動力源為壓縮氣源；

進一步地，所述旋轉(zhuǎn)導向地面控制指令下傳執(zhí)行裝置還包括泥漿進口和泥漿出口，所述流量調(diào)節(jié)閥同時連接泥漿進口和泥漿出口；

進一步地，所述泥漿進口處設(shè)有機械接口裝置、兩個泥漿分流盤閥、轉(zhuǎn)軸、泥漿出口本體、軸承裝置、密封裝置、頂緊彈簧和奈沖蝕流筒，所述轉(zhuǎn)軸與擺動氣缸輸出軸相連，兩個所述泥漿分流盤閥分別安裝在轉(zhuǎn)軸和泥漿出口本體上，通過銷子與泥漿進口本體進行固定，轉(zhuǎn)軸與泥漿進口本體通過軸承裝置安裝，并配備有密封裝置，頂緊彈簧用于頂緊兩個泥漿分流盤閥，所述奈沖蝕流筒安裝在泥漿出口本體內(nèi)；

進一步地，所述泥漿進口和泥漿出口處均設(shè)有密封裝置組合，所述機械接口裝置包括壬套、由壬接口和緊固本體，所述密封裝置組合用于泥漿進口和出口本體的密封；

進一步地，所述擺動氣缸為齒輪齒條式傳動機構(gòu)，所述齒輪齒條式傳動機構(gòu)內(nèi)設(shè)有可調(diào)絲杠，所述可調(diào)絲杠用于限制擺動氣缸的輸出角度；

進一步地，每個所述泥漿分流盤均包括兩個泥漿分流孔；

本發(fā)明的有益效果如下：

1）地面控制指令自動下傳執(zhí)行，不影響正常鉆進；

2）下傳分流泥漿排量可手動調(diào)節(jié)，適應(yīng)現(xiàn)場排量需要；

3）系統(tǒng)設(shè)計簡單可靠，采用氣動控制方式，安全防爆，流量調(diào)節(jié)盤閥采用耐磨材料，提高了系統(tǒng)使用壽命。

附圖說明

圖1為旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)地面下傳控制原理示意圖；

圖2為旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)下傳執(zhí)行器執(zhí)行機構(gòu)總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)下傳執(zhí)行器可調(diào)角度氣缸示意圖；

圖4分流盤閥結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)下傳指令格式參考示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細描述。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。下面為本發(fā)明的舉出最佳實施例：

如圖1-圖5所示，本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)導向地面控制指令下傳執(zhí)行裝置，所述旋轉(zhuǎn)導向地面控制指令下傳執(zhí)行裝置通過氣動控制系統(tǒng)，搭建指令下傳控制系統(tǒng)，配備手動位置調(diào)節(jié)氣缸，實現(xiàn)泄流泥漿排量調(diào)整，所述旋轉(zhuǎn)導向地面控制指令下傳執(zhí)行裝置包括PC上位機、下傳控制器、電磁換向閥、擺動氣缸和流量調(diào)節(jié)閥，所述PC上位機通過下傳控制器連接電磁換向閥，所述電磁換向閥一端通過擺動氣缸連接流量調(diào)節(jié)閥，另一端連接動力源，所述PC上位機包括指令變換電路和驅(qū)動電路；其中，所述指令變換電路按照下傳位延遲時間以及下傳流量變化量設(shè)置參數(shù)，將需下傳數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電磁閥的控制信號后輸出給驅(qū)動電路；所述驅(qū)動電路用于將控制信號進行驅(qū)動放大后輸出給電磁換向閥，所述旋轉(zhuǎn)導向地面控制指令下傳執(zhí)行裝置還包括過濾閥和減壓閥，所述過濾閥一端連接動力源，另一端通過減壓閥連接電磁轉(zhuǎn)向閥，所述動力源為壓縮氣源，所述旋轉(zhuǎn)導向地面控制指令下傳執(zhí)行裝置還包括泥漿進口和泥漿出口，所述流量調(diào)節(jié)閥同時連接泥漿進口和泥漿出口，所述泥漿進口處設(shè)有機械接口裝置、兩個泥漿分流盤閥、轉(zhuǎn)軸、泥漿出口本體、軸承裝置、密封裝置、頂緊彈簧和奈沖蝕流筒，所述轉(zhuǎn)軸與擺動氣缸輸出軸相連，兩個所述泥漿分流盤閥分別安裝在轉(zhuǎn)軸和泥漿出口本體上，通過銷子與泥漿進口本體進行固定，轉(zhuǎn)軸與泥漿進口本體通過軸承裝置安裝，并配備有密封裝置，頂緊彈簧用于頂緊兩個泥漿分流盤閥，所述奈沖蝕流筒安裝在泥漿出口本體內(nèi)，所述泥漿進口和泥漿出口處均設(shè)有密封裝置組合，所述機械接口裝置包括壬套、由壬接口和緊固本體，所述密封裝置組合用于泥漿進口和出口本體的密封，所述擺動氣缸為齒輪齒條式傳動機構(gòu)，所述齒輪齒條式傳動機構(gòu)內(nèi)設(shè)有可調(diào)絲杠，所述可調(diào)絲杠用于限制擺動氣缸的輸出角度，每個所述泥漿分流盤均包括兩個泥漿分流孔。

本發(fā)明圖1為旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)地面下傳控制原理示意圖。壓縮氣源21為擺動氣缸25提供動力源，壓縮空氣經(jīng)過過濾閥22及減壓閥23后去除壓縮空氣中的油、水、塵等雜質(zhì)，具體實施工程中可采用一體化的過濾減壓閥，電磁換向閥24為兩位三通電磁閥，能夠根據(jù)下傳控制器29的控制指令實現(xiàn)擺動氣缸25輸出軸的轉(zhuǎn)動方向控制，下傳控制器為電磁換向閥24的驅(qū)動裝置，接收到上位機29的控制指令信號，實現(xiàn)電磁換向閥的位置控制動作。流量調(diào)節(jié)閥26受擺動氣缸的輸出軸控制，同時與泥漿進口27和出口28相連，將一定比例的泥漿分流到泥漿池，從而產(chǎn)生泥漿負脈沖信號傳輸?shù)骄?，井下系統(tǒng)通過合適的檢測裝置及方法能夠感知泥漿排量的變化，并進行解碼最終得到地面控制指令信息。

本發(fā)明在使用過程中上位機29一般配有專用下傳控制軟件，下傳控制器29主要由指令變換電路和驅(qū)動電路組成。當下傳控制器29接收到來自地面監(jiān)控計算機的下傳數(shù)據(jù)及下傳設(shè)置參數(shù)后，指令變換電路按照下傳位延遲時間以及下傳流量變化量等設(shè)置參數(shù)，將需下傳數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電磁閥的控制信號后輸出給驅(qū)動電路。驅(qū)動電路將控制信號進行驅(qū)動放大后輸出給電磁換向閥24。

圖2為旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)下傳執(zhí)行器執(zhí)行機構(gòu)總體結(jié)構(gòu)示意圖。轉(zhuǎn)軸1與擺動氣缸輸出軸相連，泥漿分流盤閥56分別安裝在轉(zhuǎn)軸1和泥漿出口本體7上，5通過銷子4與泥漿進口本體進行固定，轉(zhuǎn)軸1與泥漿進口本體15通過軸承裝置16安裝，并配備有密封裝置2防止泥漿泄漏，頂緊彈簧3用來頂緊泥漿分流盤閥56，奈沖蝕流筒9安裝在泥漿出口本體內(nèi)，主要目的是防止泥漿局部對本體出口7和泥漿出口，由壬接口8的沖蝕，具體實施工程中奈沖蝕流筒9作為易損件可以定期更換，密封裝置組合11用來實現(xiàn)泥漿進口和出口本體的密封，由壬套12、由壬接口13及緊固本體14一起構(gòu)成了泥漿進口機械接口裝置。

本發(fā)明在使用過程中，轉(zhuǎn)軸1可調(diào)整的角度由上一級擺動氣缸可調(diào)角度決定，而同時轉(zhuǎn)軸1可調(diào)整的角度決定了整個下傳執(zhí)行裝置的泄流量大小。

圖3旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)下傳執(zhí)行器可調(diào)角度氣缸示意圖。擺動氣缸19采用齒輪齒條式傳動機構(gòu)，輸出角度受可調(diào)絲杠20的限制，實現(xiàn)擺動氣缸輸出角度單方向無級可調(diào)，具體實施過程中根據(jù)計算結(jié)果得到擺動氣缸允許調(diào)整角度，調(diào)整可調(diào)絲杠20的位置擺動氣缸的輸出角度與可調(diào)絲杠的轉(zhuǎn)動圈數(shù)成線性關(guān)系，到達期望位置后鎖緊螺母18即完成擺動氣缸的輸出角度調(diào)整。

圖4分流盤閥結(jié)構(gòu)示意圖。泥漿分流盤56有兩個泥漿分流孔32，具體實施過程中盤閥接觸表面涂覆耐磨材料，如燒結(jié)硬質(zhì)合金或者金剛石涂層，并要求較高的表面光潔度，增加系統(tǒng)的壽命和可靠性。

圖5旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)下傳指令格式參考示意圖。具體實施過程中不局限于此通訊協(xié)議格式，地面執(zhí)行下傳速率可以根據(jù)需要進行調(diào)整，如根據(jù)不同井深可以設(shè)置不同的下傳傳輸速率，增加下傳成功率。主同步頭為握手信號，通知井下系統(tǒng)將要進行下傳動作，握手信號格式應(yīng)在整套系統(tǒng)下井前設(shè)置完畢。頭字節(jié)由指令序號+奇偶校驗位組成。數(shù)據(jù)位表示要下傳的數(shù)據(jù)，校驗位表示頭字節(jié)和數(shù)據(jù)位的總位數(shù)，具體數(shù)值根據(jù)頭字節(jié)及數(shù)據(jù)位自動計算。井下接收裝置接收到指令后會進行自動判斷數(shù)據(jù)格式，如果發(fā)現(xiàn)出錯信息會自動上傳報警信息，由地面做出相應(yīng)決策。

以上所述的實施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實施方式的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。