一種基于裝置有軟扭矩頂驅(qū)電機(jī)的角度精確定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于裝置有軟扭矩頂驅(qū)電機(jī)的角度精確定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在常規(guī)鉆井作業(yè)過(guò)程中，直井段和穩(wěn)斜段通常采用頂驅(qū)或轉(zhuǎn)盤(pán)方式旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，導(dǎo)向鉆井段若采用井下彎角式造斜動(dòng)力鉆具，則通常使用滑動(dòng)鉆井方式，在泵排量調(diào)整、地層巖性變化、動(dòng)力鉆具磨損等條件下，容易產(chǎn)生鉆具工具面漂移，導(dǎo)致井眼軌跡控制失敗等問(wèn)題。面對(duì)這一情況，通常的做法是在井下工具面漂移后，采用停鉆、上提鉆具的方法重新設(shè)定工具面，而這將影響作業(yè)時(shí)效。同時(shí)，在常規(guī)導(dǎo)向鉆具滑動(dòng)鉆進(jìn)過(guò)程中，因鉆具不能旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致施加鉆壓滯后、井眼凈化困難，易引起作業(yè)效率低、由于鉆柱的共振和卡鉆易出現(xiàn)鉆柱或下部鉆具組合扭斷，工序復(fù)雜等問(wèn)題。因此，急需一種可以實(shí)現(xiàn)井下定向動(dòng)力鉆具工具面的動(dòng)態(tài)控制方法。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能有效防止由于鉆柱共振和卡鉆而引起的鉆柱或下部鉆具組合扭斷，緩沖釋放鉆柱的抗扭振動(dòng)，避免瞬時(shí)的過(guò)高扭矩而造成鉆具扭斷的基于裝置有軟扭矩頂驅(qū)電機(jī)的角度精確定位系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種基于裝置有軟扭矩頂驅(qū)電機(jī)的角度精確定位系統(tǒng)，包括鉆具組合、工具面解碼系統(tǒng)、頂驅(qū)伺服和制動(dòng)系統(tǒng)、角度信號(hào)處理系統(tǒng)、和工具面控制系統(tǒng)；
[0005]所述的鉆具組合包括鉆頭、彎角式造斜動(dòng)力鉆具、隨鉆測(cè)量系統(tǒng)、鉆桿、鉆臺(tái)、頂驅(qū)和立管，在頂驅(qū)上設(shè)有頂驅(qū)電機(jī)和軟扭矩系統(tǒng)，頂驅(qū)電機(jī)上設(shè)有角度傳感器；鉆頭連接彎角式造斜動(dòng)力鉆具，彎角式造斜動(dòng)力鉆具與隨鉆測(cè)量系統(tǒng)相連，所述的鉆桿穿過(guò)鉆臺(tái)，鉆桿的上端與頂驅(qū)相連，鉆桿的下端與隨鉆測(cè)量系統(tǒng)上端連接，頂驅(qū)與立管連接，立管上設(shè)有MWD系統(tǒng)壓力傳感器；MWD系統(tǒng)壓力傳感器與工具面解碼系統(tǒng)相連，頂驅(qū)電機(jī)與頂驅(qū)伺服和制動(dòng)系統(tǒng)連接，頂驅(qū)角度信號(hào)傳感器與角度信號(hào)處理系統(tǒng)相連，工具面解碼系統(tǒng)、頂驅(qū)伺服和制動(dòng)系統(tǒng)和角度信號(hào)處理系統(tǒng)均與工具面控制系統(tǒng)連接。
[0006]鉆臺(tái)上設(shè)有防噴器，所述的防噴器安裝在地面，鉆桿套裝于防噴器中部。
[0007]頂驅(qū)電機(jī)為立式結(jié)構(gòu)的三相鼠籠式變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)，頂驅(qū)電機(jī)的主軸與頂驅(qū)主軸共軸，上端連接沖管總成，下端與鉆桿連接。
[0008]的角度傳感器安裝在頂驅(qū)電機(jī)的軸上。
[0009]軟扭矩系統(tǒng)由處理控制器、司鉆控制盤(pán)、傳感器及若干鏈接部件組成。
[0010]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:能有效防止由于鉆柱共振和卡鉆而引起的鉆柱或下部鉆具組合扭斷，緩沖釋放鉆柱的抗扭振動(dòng)，避免瞬時(shí)的過(guò)高扭矩而造成鉆具扭斷。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖中，1-鉆頭，2-彎角式造斜動(dòng)力鉆具，3-隨鉆測(cè)量系統(tǒng)，4-鉆桿，5-防噴器，6-鉆臺(tái)，7-頂驅(qū)，8-頂驅(qū)電機(jī),9-軟扭矩系統(tǒng)，10-角度傳感器,11-工具面解碼系統(tǒng)，12-頂驅(qū)伺服和制動(dòng)系統(tǒng)，13-角度信號(hào)處理系統(tǒng)，14-工具面控制系統(tǒng)，15-立管，16-MWD系統(tǒng)壓力信號(hào)傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但本實(shí)用新型所保護(hù)的內(nèi)容不局限于以下所述。
[0014]如圖1所示，一種基于裝置有軟扭矩頂驅(qū)電機(jī)的角度精確定位系統(tǒng)，包括鉆具組合、工具面解碼系統(tǒng)11、頂驅(qū)伺服和制動(dòng)系統(tǒng)12、角度信號(hào)處理系統(tǒng)13、和工具面控制系統(tǒng)14；
[0015]所述的鉆具組合包括鉆頭1、彎角式造斜動(dòng)力鉆具2、隨鉆測(cè)量系統(tǒng)3、鉆桿4、鉆臺(tái)6、頂驅(qū)7和立管15，在頂驅(qū)7上設(shè)有頂驅(qū)電機(jī)8和軟扭矩系統(tǒng)9，頂驅(qū)電機(jī)8上設(shè)有角度傳感器10 ;鉆頭I連接彎角式造斜動(dòng)力鉆具2，彎角式造斜動(dòng)力鉆具2與隨鉆測(cè)量系統(tǒng)3相連，所述的鉆桿4穿過(guò)鉆臺(tái)6，鉆桿4的上端與頂驅(qū)7相連，鉆桿4的下端與隨鉆測(cè)量系統(tǒng)3上端連接，頂驅(qū)7與立管15連接，立管15上設(shè)有MWD系統(tǒng)壓力傳感器16 ；MWD系統(tǒng)壓力傳感器16與工具面解碼系統(tǒng)11相連，頂驅(qū)電機(jī)8與頂驅(qū)伺服和制動(dòng)系統(tǒng)12連接，頂驅(qū)角度信號(hào)傳感器10與角度信號(hào)處理系統(tǒng)13相連，工具面解碼系統(tǒng)11、頂驅(qū)伺服和制動(dòng)系統(tǒng)12和角度信號(hào)處理系統(tǒng)13均與工具面控制系統(tǒng)14連接。
[0016]鉆臺(tái)6上設(shè)有防噴器5，防噴器5安裝在地面，鉆桿4套裝于防噴器5中部。
[0017]頂驅(qū)電機(jī)8為立式結(jié)構(gòu)的三相鼠籠式變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)，頂驅(qū)電機(jī)8的主軸與頂驅(qū)主軸共軸，上端連接沖管總成，下端與鉆桿4連接。
[0018]角度傳感器10安裝在頂驅(qū)電機(jī)8的軸上。
[0019]軟扭矩系統(tǒng)9由處理控制器、司鉆控制盤(pán)、傳感器及若干鏈接部件組成。
[0020]本實(shí)用新型的工作原理為:
[0021](I)鉆井系統(tǒng)中的MWD系統(tǒng)壓力信號(hào)傳感器16采集井下MWD信號(hào)，并將采集到的井下MWD信號(hào)傳送到工具解碼系統(tǒng)11，工具面解碼系統(tǒng)11根據(jù)接收到的井下MWD信號(hào)，求解出井下工具面信息，并將井下工具面信息傳遞給工具面控制系統(tǒng)14 ；
[0022](2)工具面控制系統(tǒng)14將接收到的井下工具面信息進(jìn)行解碼，并進(jìn)行邏輯判斷，判斷是否超出工具面控制系統(tǒng)14中設(shè)定的閾值；如果不超出設(shè)定閾值，則不采取調(diào)整措施，繼續(xù)鉆井；如果超出設(shè)定閾值，則啟動(dòng)頂驅(qū)伺服和制動(dòng)系統(tǒng)12中的伺服系統(tǒng)；
[0023](3)頂驅(qū)伺服和制動(dòng)系統(tǒng)12中的伺服系統(tǒng)調(diào)整頂驅(qū)的角度，此時(shí)，角度傳感器10將頂驅(qū)電機(jī)8的角度值反饋給角度信號(hào)處理系統(tǒng)13，角度信號(hào)處理系統(tǒng)13將反饋信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，并傳送給工具面控制系統(tǒng)14 ；
[0024](4)工具面控制系統(tǒng)14判斷頂驅(qū)電機(jī)8當(dāng)前的角度值是否達(dá)到設(shè)定的角度值，如果沒(méi)有達(dá)到設(shè)定的角度值，則返回步驟(3)，頂驅(qū)伺服和制動(dòng)系統(tǒng)12繼續(xù)調(diào)整頂驅(qū)電機(jī)8的角度；如果達(dá)到設(shè)定的角度值，則啟動(dòng)頂驅(qū)伺服和制動(dòng)系統(tǒng)12中的制動(dòng)系統(tǒng)；
[0025](5)頂驅(qū)伺服和制動(dòng)系統(tǒng)12中的制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)頂驅(qū)電機(jī)8，實(shí)現(xiàn)剎車，鎖定工具面并繼續(xù)鉆井；
[0026](6)返回步驟(1)，工具面解碼系統(tǒng)11持續(xù)接收井下MWD信號(hào)，實(shí)時(shí)跟蹤井下工具面情況，如果工具面漂移到工具面控制系統(tǒng)14設(shè)定的閾值以上時(shí)，將再次啟動(dòng)本實(shí)用新型工具面控制系統(tǒng)14，進(jìn)行新一輪的工具面自動(dòng)調(diào)整作業(yè)。
[0027]工具面控制系統(tǒng)14接收來(lái)自MWD系統(tǒng)壓力信號(hào)傳感器16的工具面角信息，如超過(guò)閾值，則通過(guò)PID方法，實(shí)施動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，直至工具面角到達(dá)設(shè)定范圍。軟扭矩系統(tǒng)9則根據(jù)鉆進(jìn)情況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，保證鉆具組合在鉆進(jìn)的突發(fā)事件中正常工作。
[0028]其中，頂驅(qū)