CN102022082B - 一种控制旋转导向钻井工具的地面指令下传方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种控制旋转导向钻井工具的地面指令下传方法，包括以下步骤：(1)地面控制系统发送地面控制指令；(2)泥浆泵泵送泥浆；(3)指令转换单元将该指令转换为时间流量变化参数后，发送到泥浆流量控制阀；(4)泥浆流量控制阀分流步骤(2)中泥浆泵泵送的泥浆；(5)旋转导向钻井工具中指令解析单元解析地面控制指令；(6)旋转导向钻井工具中控制单元控制旋转导向钻井工具动作。本发明还提供了一种执行上述方法的装置。本发明安全可靠地将地面控制指令发送到旋转导向钻井工具，指令发送过程中泥浆泵无需停止，避免岩屑沉积导致的井下故障，并能极大提高效率，而且由于时间流量可控性较高，本发明控制精度大大提高。

Description

一种控制旋转导向钻井工具的地面指令下传方法及装置
技术领域
本发明涉及石油勘探开发领域，尤其涉及一种控制旋转导向钻井工具的地面指令下传方法及装置。
背景技术
在石油钻井作业中，旋转导向钻井工具已经广泛应用于石油勘探开发作业中。现有的用于地面指令下传的方法是先使旋转导向钻井工具停止钻进，然后通过“关”和“开”泥浆泵以形成“0”和“1”的泥浆脉冲，再通过与“开”和“关”泥浆泵的时间相结合进行编码，形成特定的编码以便进行地面指令的下传。这种指令下传方法的主要缺点是：必须要让旋转导向钻井工具停止钻进，才能进行指令的下传，这样做会造成钻井作业时间延长，效率降低，作业成本增加。而且当泥浆泵停泵后，旋转导向钻井工具钻进时产生的岩屑会由于停泵而逐渐沉积，附着在工具表面，当钻进时可能会引起卡钻等井下事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种泥浆泵连续运转效率高且控制精度高、安全性高的控制旋转导向钻井工具的地面指令下传方法及装置。
为了解决上述问题，本发明提供了一种控制旋转导向钻井工具的地面指令下传方法，包括以下步骤：
(1)地面控制系统向泥浆泵及指令转换单元发送地面控制指令；
(2)泥浆泵在地面控制系统控制下启动，向旋转导向钻井工具泵送泥浆；
(3)指令转换单元接收地面控制系统发送来的地面控制指令，将该指令转换为时间流量变化参数后，发送到泥浆流量控制阀；
(4)泥浆流量控制阀根据指令转换单元发送来的时间流量变化参数动作，分流所述步骤(2)中泥浆泵泵送的泥浆；
(5)旋转导向钻井工具中指令解析单元接收分流后的泥浆，并根据该泥浆时间流量变化情况解析地面控制指令；
(6)指令解析单元将解析后的地面控制指令发送到旋转导向钻井工具中控制单元，控制该旋转导向钻井工具动作。
进一步，所述步骤(4)中，泥浆流量控制阀中动力装置在指令转换单元控制下开关泥浆流量控制阀中开关阀片，对泥浆泵泵送泥浆进行分流。
本发明还提供了一种控制旋转导向钻井工具的地面指令下传装置，包括：
地面控制系统，所述地面控制系统根据实际需要设置地面控制指令，并将该指令分别发送到泥浆泵与指令转换单元；
泥浆泵，所述泥浆泵通过管路连接旋转导向钻井工具，并与所述地面控制系统通讯连接，所述泥浆泵接收所述地面控制系统发送来的地面控制指令，并在该指令控制下启动，向旋转导向钻井工具泵送泥浆；
指令转换单元，所述指令转换单元分别通讯连接地面控制系统与泥浆流量控制阀，所述指令转换单元接收所述地面控制系统发送来地面控制指令，并将该指令转换为时间流量变化参数后发送到泥浆流量控制阀；
泥浆流量控制阀，所述泥浆流量控制阀设置在所述泥浆泵输出管路上，并与所述指令转换单元通讯连接，所述泥浆流量控制阀接收所述指令转换单元发送来的时间流量变化参数，并根据该参数动作，分流所述泥浆泵泵送的泥浆；
旋转导向钻井工具，所述旋转导向钻井工具内设置有指令解析单元与控制单元，该指令解析单元接收所述泥浆泵泵送来的经泥浆流量控制阀分流的泥浆，并根据该泥浆时间流量变化情况进行解析，该指令解析单元将解析出的地面控制指令发送到控制单元，控制该旋转导向钻井工具动作。
进一步，所述泥浆流量控制阀包括：
动力装置，所述动力装置通讯连接所述指令转换单元，并在所述指令转换单元控制下动作；
开关阀片，所述开关阀片设置在所述泥浆泵泵送泥浆通路上，并与所述动力装置连接，所述开关阀片在所述动力装置带动下调整阀口尺寸，按照时间变化控制所述泥浆流量控制阀中对泥浆泵泵送泥浆的分流量。
本发明具有如下优点：
1、本发明采用指令转换单元，将地面指令转换为时间流量参数，并通过流量控制阀分流泥浆泵泵送的泥浆，再通过指令解析单元解析指令，从而安全可靠地将地面控制指令发送到旋转导向钻井工具，指令发送过程中泥浆泵无需停止，避免岩屑沉积导致的井下故障，并能极大提高效率，而且由于时间流量可控性较高，本发明控制精度大大提高。
2、本发明中泥浆流量控制阀采用动力装置与开关阀片，动作可靠，且结构简单，能够准确、可靠地实现对泥浆的分流。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：
图1示出了本发明一种控制旋转导向钻井工具的地面指令下传装置结构示意图；
图2示出了本发明一种控制旋转导向钻井工具的地面指令下传装置工作原理示意图。
具体实施方式
本发明包括以下步骤：
(1)地面控制系统向泥浆泵及指令转换单元发送地面控制指令；
(2)泥浆泵在地面控制系统控制下启动，向旋转导向钻井工具泵送泥浆；
(3)指令转换单元接收地面控制系统发送来的地面控制指令，将该指令转换为时间流量变化参数后，发送到泥浆流量控制阀；
(4)泥浆流量控制阀根据指令转换单元发送来的时间流量变化参数动作，分流步骤(2)中泥浆泵泵送的泥浆；
(5)旋转导向钻井工具中指令解析单元接收分流后的泥浆，并根据该泥浆时间流量变化情况解析地面控制指令；
(6)指令解析单元将解析后的地面控制指令发送到旋转导向钻井工具中控制单元，控制该旋转导向钻井工具动作。
本发明中，步骤(4)中，泥浆流量控制阀中动力装置在指令转换单元控制下开关泥浆流量控制阀中开关阀片，对泥浆泵泵送泥浆进行分流。
如图1与图2所示，本发明一种控制旋转导向钻井工具的地面指令下传装置包括地面控制系统1、泥浆泵2、指令转换单元3、泥浆流量控制阀4及旋转导向钻井工具6。其中，地面控制系统1用于发送地面指令，泥浆泵2用于泵送泥浆，指令转换单元3用于转换地面控制指令，泥浆流量控制阀4用于控制泥浆流量，旋转导向钻井工具6用于钻井。
地面控制系统1根据实际需要设置地面控制指令，并将该指令分别发送到泥浆泵2与指令转换单元3。
泥浆泵2通过管路连接旋转导向钻井工具6，并与地面控制系统1通讯连接。泥浆泵2接收地面控制系统1发送来的地面控制指令，并在该指令控制下启动，抽取泥浆池5中泥浆，向旋转导向钻井工具6泵送泥浆。
指令转换单元3分别通讯连接地面控制系统1与泥浆流量控制阀4。指令转换单元3接收地面控制系统1发送来地面控制指令，并将该指令转换为时间流量变化参数后发送到泥浆流量控制阀4。
泥浆流量控制阀4设置在泥浆泵2输出管路上，并与指令转换单元3通讯连接，泥浆流量控制阀4接收指令转换单元3发送来的时间流量变化参数，并根据该参数动作，分流泥浆泵2泵送的泥浆。
旋转导向钻井工具6内设置有指令解析单元61与控制单元62。该指令解析单元61接收泥浆泵2泵送来的经泥浆流量控制阀4分流的泥浆，并根据该泥浆时间流量变化情况进行解析。该指令解析单元61将解析出的地面控制指令发送到控制单元62，控制该旋转导向钻井工具6动作。
本发明采用指令转换单元3，将地面指令转换为时间流量参数，并通过流量控制阀分流泥浆泵2泵送的泥浆，再通过指令解析单元61解析指令，从而安全可靠地将地面控制指令发送到旋转导向钻井工具6，指令发送过程中泥浆泵2无需停止，避免岩屑沉积导致的井下故障，并能极大提高效率，而且由于时间流量可控性较高，本发明控制精度大大提高。
本发明中，泥浆流量控制阀4包括动力装置41与开关阀片42。其中，动力装置41为开关阀片42提供开启与关闭的动力，开关阀片42用于控制阀口通路大小。
动力装置41通讯连接指令转换单元3，并在指令转换单元3控制下动作，以带动开关阀片42动作。
开关阀片42设置在泥浆泵2泵送泥浆通路上，并与动力装置41连接。开关阀片42在动力装置41带动下调整阀口尺寸，按照时间变化控制泥浆流量控制阀4中对泥浆泵2泵送泥浆的分流量。
本发明中泥浆流量控制阀4采用动力装置41与开关阀片42，动作可靠，且结构简单，能够准确、可靠地实现对泥浆的分流。
在本发明中，泥浆泵2与泥浆流量控制阀4使用同一泥浆池5，以便于泥浆循环使用。泥浆输送管路包括立管7与水龙带8，便于输送泥浆。泥浆流量控制阀4使用管路为高压管汇9，以便于分流及压力调整。指令转换单元3及指令解析单元61可采用单片机，方便可靠且造价低。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种控制旋转导向钻井工具的地面指令下传方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)地面控制系统向泥浆泵及指令转换单元发送地面控制指令；
(2)泥浆泵在地面控制系统控制下启动，向旋转导向钻井工具泵送泥浆；
(3)指令转换单元接收地面控制系统发送来的地面控制指令，将该指令转换为时间流量变化参数后，发送到泥浆流量控制阀；
(4)泥浆流量控制阀中动力装置带动泥浆流量控制阀中开关阀片调整阀口尺寸，根据指令转换单元发送来的时间流量变化参数控制所述步骤(2)中泥浆泵泵送的泥浆的分流量；所述开关阀片用于控制阀口通路大小；
(5)旋转导向钻井工具中指令解析单元接收分流后的泥浆，并根据该泥浆时间流量变化情况解析地面控制指令；
(6)指令解析单元将解析后的地面控制指令发送到旋转导向钻井工具中控制单元，控制该旋转导向钻井工具动作。
2.一种控制旋转导向钻井工具的地面指令下传装置，其特征在于，包括：
地面控制系统(1)，所述地面控制系统(1)根据实际需要设置地面控制指令，并将该指令分别发送到泥浆泵(2)与指令转换单元(3)；
泥浆泵(2)，所述泥浆泵(2)通过管路连接旋转导向钻井工具(6)，并与所述地面控制系统(1)通讯连接，所述泥浆泵(2)接收所述地面控制系统(1)发送来的地面控制指令，并在该指令控制下启动，向旋转导向钻井工具(6)泵送泥浆；
指令转换单元(3)，所述指令转换单元(3)分别通讯连接地面控制系统(1)与泥浆流量控制阀(4)，所述指令转换单元(3)接收所述地面控制系统(1)发送来地面控制指令，并将该指令转换为时间流量变化参数后发送到泥浆流量控制阀(4)；
泥浆流量控制阀(4)，所述泥浆流量控制阀(4)设置在所述泥浆泵(2)输出管路上，并与所述指令转换单元(3)通讯连接，所述泥浆流量控制阀(4)接收所述指令转换单元(3)发送来的时间流量变化参数，并根据该参数动作，分流所述泥浆泵(2)泵送的泥浆；包括：
动力装置(41)，所述动力装置(41)通讯连接所述指令转换单元(3)，并在所述指令转换单元(3)控制下动作；
开关阀片(42)，所述开关阀片(42)设置在所述泥浆泵(2)泵送泥浆通路上，并与所述动力装置(41)连接，用于控制阀口通路大小；
所述开关阀片(42)在所述动力装置(41)带动下调整阀口尺寸，按照时间变化控制所述泥浆流量控制阀(6)中对泥浆泵(2)泵送泥浆的分流量；
旋转导向钻井工具(6)，所述旋转导向钻井工具(6)内设置有指令解析单元(61)与控制单元(62)，该指令解析单元(61)接收所述泥浆泵(2)泵送来的经泥浆流量控制阀(3)分流的泥浆，并根据该泥浆时间流量变化情况进行解析，该指令解析单元(61)将解析出的地面控制指令发送到控制单元(62)，控制该旋转导向钻井工具(6)动作。
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