旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具鉆井液脈沖信號(hào)下傳裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鉆井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具鉆井液脈沖信號(hào)下傳裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]過(guò)去鉆頭旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向依靠靠近鉆頭的一個(gè)或幾個(gè)翼塊控制幾何約束力，翼塊獨(dú)立伸出給井壁支撐力，翼塊的伸出受限于設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)控制，造斜率小于導(dǎo)向。以前定向鉆機(jī)利用造斜器定向鉆井或者井下馬達(dá)配合彎接頭定向鉆井。
[0003]隨著電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛使用，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向井下工具的技術(shù)自上世紀(jì)90年代開(kāi)始發(fā)展，并且使其閉環(huán)控制系統(tǒng)得到了廣泛使用，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)需開(kāi)發(fā)研制一種泥漿壓力脈沖裝置調(diào)節(jié)鉆井立管主回路泥漿壓力脈沖，實(shí)現(xiàn)地面下傳指令到井下工具的傳輸。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具鉆井液脈沖信號(hào)下傳裝置，實(shí)現(xiàn)了地面下傳指令到井下工具的傳輸，是一種簡(jiǎn)單可靠、正確的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向下傳裝置。
[0005]為此，所采用的技術(shù)方案為:
一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具鉆井液脈沖信號(hào)下傳裝置，包括鉆桿及其通過(guò)水龍帶連接的立管，所述立管的上端安裝壓力傳感器，該壓力傳感器下方的立管通過(guò)三通形成一旁路，該旁路上設(shè)有下傳裝置；該下傳裝置包括氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，該氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和脈沖控制器連接，而脈沖控制器和地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的人機(jī)界面連接；所述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的出口管線插入泥漿罐中；通過(guò)三通的立管連接泥漿栗，該泥漿栗的入口管線插入泥漿罐中；所述壓力傳感器、脈沖控制器通過(guò)RS-485或無(wú)線發(fā)射接收器與地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接。
[0006]所述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩端的管線上安裝氣動(dòng)閘閥，該氣動(dòng)閘閥和脈沖控制器連接。
[0007]所述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥采用偏心旋轉(zhuǎn)閥。
[0008]本發(fā)明通過(guò)對(duì)可調(diào)制式旋轉(zhuǎn)氣動(dòng)閥機(jī)構(gòu)的信號(hào)控制，高頻次鉆井液旁路泄流通道的開(kāi)或關(guān)，控制鉆柱內(nèi)鉆井泥漿流量的變化，從而產(chǎn)生壓力的變化并傳送至井底，即形成了鉆井液壓力脈沖下傳。實(shí)現(xiàn)了地面下傳指令到井下工具的傳輸，是一種簡(jiǎn)單可靠、正確的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向下傳裝置。本發(fā)明是集計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)、自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、傳感技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，且簡(jiǎn)單易行實(shí)質(zhì)操作靈活，滿足新裝備、信息化技術(shù)為旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具需要，并提供精確的計(jì)量數(shù)據(jù)。
[0009]本發(fā)明適用于高壓力，高溫度環(huán)境的高精度壓力采集系統(tǒng)裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)總圖；
圖2為本發(fā)明的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)/關(guān)周期控制示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)測(cè)壓力變送器負(fù)脈沖序列示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]參照?qǐng)D1，一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具鉆井液脈沖信號(hào)下傳裝置，包括鉆桿1及其通過(guò)水龍帶2連接的立管4，所述立管4的上端安裝壓力傳感器3，該壓力傳感器3下方的立管4通過(guò)三通形成一旁路，該旁路上設(shè)有下傳裝置；該下傳裝置包括氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥6，該氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥6和脈沖控制器9連接，而脈沖控制器9和地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的人機(jī)界面10連接；所述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥6的出口管線插入泥漿罐中；所述壓力傳感器3、脈沖控制器9通過(guò)RS-485或無(wú)線發(fā)射接收器與地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接。通過(guò)三通的立管4連接泥漿栗7，該泥漿栗7的入口管線插入泥漿罐8中。
[0013]所述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥6兩端的管線上安裝氣動(dòng)閘閥5，該氣動(dòng)閘閥5和脈沖控制器9連接。該氣動(dòng)閘閥5作為不使用下傳裝置時(shí)關(guān)斷之用，另外作為下傳裝置發(fā)生故障維修時(shí)使用。
[0014]本發(fā)明的工作流程如下:(1)當(dāng)泥漿栗7開(kāi)啟，將泥漿罐8中的鉆井液按照35Mpa的栗沖，打入鉆井主回路的立管4中，立管4下端通過(guò)三通形成的旁路中通過(guò)高壓軟管接入下傳裝置。(2)當(dāng)?shù)孛嬗?jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥6下達(dá)調(diào)節(jié)指令時(shí)，同時(shí)打開(kāi)下傳裝置的兩個(gè)氣動(dòng)閘閥5 (正常使用時(shí)，兩臺(tái)氣動(dòng)閘閥5全開(kāi))，使一部分鉆井液從旁路流出。根據(jù)所需要的壓力脈沖參數(shù)(脈沖幅值、脈沖寬度、脈沖頻率)準(zhǔn)確記錄和備份相關(guān)信息；然后，地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出一條指令給脈沖控制器9，脈沖控制器9上面的繼電器按一定脈沖動(dòng)作，前方的信號(hào)燈變色。(3)下傳裝置工作中，立管4上端安裝的壓力變送器3測(cè)得立管4工作壓力，反饋給地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)其反饋信號(hào)壓力值和設(shè)定的壓力脈沖參數(shù)計(jì)算出氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥6的適合開(kāi)度。控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥6 “開(kāi)“關(guān)“開(kāi)“關(guān)”，從而對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向產(chǎn)生所需要的連續(xù)多頻次壓力負(fù)脈沖下傳信號(hào)。
[0015]上述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥6的選擇:氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥為氣開(kāi)式，滿足使用介質(zhì)為鉆井液，該鉆井液有一定的粘度，含砂石顆粒，添加劑，帶有腐蝕性，同時(shí)要承受高的壓差35.0MPa，耐持續(xù)多頻次開(kāi)/關(guān)操作。直行程的調(diào)節(jié)閥動(dòng)作速率慢，只有考慮角行程的調(diào)節(jié)閥，通過(guò)作用力方向變化范圍(滾動(dòng)角)的理論最佳值為90°。從鉆井液介質(zhì)考慮，有偏心旋轉(zhuǎn)閥和V型球閥合適，但考慮到閥的連續(xù)快開(kāi)、變化平穩(wěn)的原則特性，選用偏心旋轉(zhuǎn)閥更合適?？箯潖?qiáng)度1500MPa，介質(zhì)的高速?zèng)_刷，閥芯的外表面和內(nèi)孔進(jìn)行硬化處理，故采用YG8整體燒結(jié)閥芯。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥6通過(guò)RS-485標(biāo)準(zhǔn)下實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)與相連，其設(shè)置了絕緣接地回路。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥6安裝設(shè)置的時(shí)序?yàn)殚_(kāi)啟或關(guān)閉，開(kāi)啟時(shí)間為TM，關(guān)閉時(shí)間T。^，時(shí)間以秒為單位，形成一個(gè)完整脈沖下傳信號(hào)周期，期中??、1；?通過(guò)多種排列組合修改實(shí)施多種下傳指令。
[0016]氣動(dòng)閘閥5選用一種適用于高壓力，高(低)溫度環(huán)境的高精度壓力采集系統(tǒng)，具有測(cè)量信號(hào)放大調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，使用高精度、低溫漂器件降低溫度影響的傳感器。其精度能達(dá)到滿量程0.1 %，最高工作溫度能達(dá)-40°C -100°C，滿足閉環(huán)壓力測(cè)量控制的要求。
本發(fā)明的PID控制過(guò)程為:通過(guò)高壓力，高(低)溫度環(huán)境的高精度壓力采集系統(tǒng)測(cè)量立管泥漿壓力負(fù)脈沖的壓力下降沿變化，利用地面計(jì)算機(jī)PID調(diào)節(jié)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度大小固定于精確位置，滿足旋轉(zhuǎn)井下工具使用可靠性。同時(shí)獲取兩個(gè)負(fù)脈沖間的時(shí)間T，可以校驗(yàn)時(shí)間設(shè)置參數(shù)滿足下傳指令準(zhǔn)確性。
[0017]本發(fā)明也具有下述特點(diǎn):
1、信息采集自動(dòng)化本發(fā)明測(cè)量的數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)，通過(guò)地面計(jì)算機(jī)，形成一套自動(dòng)化閉環(huán)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向控制系統(tǒng)。并存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，用戶可根據(jù)需要進(jìn)行查詢、匯總、打印等操作，從而實(shí)現(xiàn)了信息采集自動(dòng)化。同時(shí)配合攝像機(jī)的圖像抓拍功能，確保整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)萬(wàn)無(wú)一失，千真萬(wàn)確。2、樹(shù)立企業(yè)形象、提高工作效率、降低操作成本該系統(tǒng)可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)化聯(lián)網(wǎng)管理，實(shí)時(shí)了解旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的實(shí)際鉆壓，負(fù)脈沖信號(hào)的變化，從而大大提高企業(yè)的工作效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具鉆井液脈沖信號(hào)下傳裝置，包括鉆桿及其通過(guò)水龍帶連接的立管，其特征在于:所述立管(4)的上端安裝壓力傳感器(3)，該壓力傳感器(3)下方的立管(4)通過(guò)三通形成一旁路，該旁路上設(shè)有下傳裝置；該下傳裝置包括氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(6)，該氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(6)和脈沖控制器(9)連接，而脈沖控制器(9)和地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的人機(jī)界面(10)連接；所述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(6)的出口管線插入泥漿罐中；通過(guò)三通的立管(4)連接泥漿栗(7)，該泥漿栗(7)的入口管線插入泥漿罐(8)中；所述壓力傳感器(3)、脈沖控制器(9)通過(guò)RS-485或無(wú)線發(fā)射接收器與地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具鉆井液脈沖信號(hào)下傳裝置，其特征在于:所述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(6)兩端的管線上安裝氣動(dòng)閘閥(5)，該氣動(dòng)閘閥(5)和脈沖控制器(9)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具鉆井液脈沖信號(hào)下傳裝置，其特征在于:所述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(6)采用偏心旋轉(zhuǎn)閥。
【專利摘要】一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具鉆井液脈沖信號(hào)下傳裝置，包括鉆桿及其通過(guò)水龍帶連接的立管，所述立管的上端安裝壓力傳感器，該壓力傳感器下方的立管通過(guò)三通形成一旁路，該旁路上設(shè)有下傳裝置；該下傳裝置包括氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，該氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和脈沖控制器連接，而脈沖控制器和地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的人機(jī)界面連接；所述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的出口管線插入泥漿罐中；通過(guò)三通的立管連接泥漿泵，該泥漿泵的入口管線插入泥漿罐中；所述壓力傳感器、脈沖控制器通過(guò)RS-485或無(wú)線發(fā)射接收器與地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了地面下傳指令到井下工具的傳輸，是一種簡(jiǎn)單可靠、正確的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向下傳裝置。
【IPC分類】E21B47/20, E21B47/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105298475
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510758835
【發(fā)明人】鐘文, 張永紅, 曹崇輝, 朱世飛, 付曉穎, 吳仲華, 楊錦舟, 陳悅軍, 方力平, 楊永安, 馬永剛, 趙哲龍, 張磊, 金燦波, 李明娜
【申請(qǐng)人】甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司, 上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限責(zé)任公司, 機(jī)械工業(yè)上海藍(lán)亞石化設(shè)備檢測(cè)所有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月10日