CN102797450A - 旋转导向钻井系统的导向力测控装置及导向力标定方法 - Google Patents

旋转导向钻井系统的导向力测控装置及导向力标定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102797450A
CN102797450A CN2012102828864A CN201210282886A CN102797450A CN 102797450 A CN102797450 A CN 102797450A CN 2012102828864 A CN2012102828864 A CN 2012102828864A CN 201210282886 A CN201210282886 A CN 201210282886A CN 102797450 A CN102797450 A CN 102797450A
Authority
CN
China
Prior art keywords
thrust
guiding
road
wings
observing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012102828864A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102797450B (zh
Inventor
贾建波
张玉霖
菅志军
尚捷
朱伟红
孙师贤
丁旭东
孟巍
兰洪波
张冠祺
王红亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Oilfield Services Ltd
China National Offshore Oil Corp CNOOC
Original Assignee
China Oilfield Services Ltd
China National Offshore Oil Corp CNOOC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Oilfield Services Ltd, China National Offshore Oil Corp CNOOC filed Critical China Oilfield Services Ltd
Priority to CN201210282886.4A priority Critical patent/CN102797450B/zh
Publication of CN102797450A publication Critical patent/CN102797450A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102797450B publication Critical patent/CN102797450B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本发明公开了一种旋转导向钻井系统的导向力测控装置及导向力标定方法，可以对旋转导向钻井系统的导向力进行测控和标定。本发明的旋转导向钻井系统的导向力测控装置，包括三翼测控盘、三个推力传感器、数据处理器以及安装推力传感器的固定螺杆，中空的三翼测控盘包含三个隆起的翼肋，所述旋转导向钻井系统的导向单元伸入三翼测控盘的中空结构中，三翼测控盘的三个翼肋分别对应导向单元的三个导向巴掌；每个翼肋上均安装有固定螺杆，每根固定螺杆位于三翼测控盘的中空结构中的部分上各安装有一个推力传感器；三个推力传感器的顶头一一对应地顶在导向单元的三个导向巴掌上。本发明可用于对旋转导向钻井系统的导向力进行测控和标定。

Description

旋转导向钻井系统的导向力测控装置及导向力标定方法
技术领域
本发明涉及旋转导向钻井系统，尤其涉及一种旋转导向钻井系统的导向力测控装置及旋转导向钻井系统导向力标定方法。
背景技术
旋转导向钻井系统是定向井领域的装备，能够极大地提高定向井作业效率和作业成功率，是未来定向井技术发展的趋势之一，其中导向力测控技术成为控制旋转导向钻井系统导向精度的一项关键技术。
旋转导向钻井系统按结构原理分，可分为推靠式和指向式。推靠式采用三个或更多个翼肋张开推靠井壁来实现对钻头进行导向，但是目前对推靠式的旋转导向钻井系统的导向力度和导向角度等还没有可靠的测控技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是需要提供一种导向力的测控方法及装置，以对旋转导向钻井系统的导向力进行测控和标定。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种旋转导向钻井系统的导向力测控装置，包括三翼测控盘、三个推力传感器、数据处理器以及安装推力传感器的固定螺杆，其中：
中空的三翼测控盘包含三个隆起的翼肋，所述旋转导向钻井系统的导向单元伸入三翼测控盘的中空结构中，三翼测控盘的三个翼肋分别对应导向单元的三个导向巴掌；每个翼肋上均安装有固定螺杆，每根固定螺杆位于三翼测控盘的中空结构中的部分上各安装有一个推力传感器；三个推力传感器的顶头一一对应地顶在导向单元的三个导向巴掌上。
优选地，所述三翼测控盘为中空的三翼纺锤体结构。
优选地，所述推力传感器包括“与”字形的应变式推力传感器。
优选地，所述三翼测控盘1套在所述导向单元的外圆面上，与所述导向单元固定连接。
优选地，所述固定螺杆通过一对螺母固定安装在所述翼肋上。
本发明提供了一种旋转导向钻井系统的导向力标定方法，包括：
通过所述三个推力传感器采集三路推力信号；
通过压力传感器对控制所述导向单元的三路液压系统的压力进行检测，获得三路压力信号；
对所述三路推力信号及三路压力信号进行比较，获得液压系统压力与导向力之间的对应关系；
测量液压系统三路驱动电机转速信号的频率；
根据所述对应关系以及三路转速信号的频率对翼肋推力进行标定。
优选地，该方法包括：
根据所述对应关系以及三路转速信号的频率，对翼肋推力进行误差分析并提供导向力精度数据；
根据所述误差分析以及导向力精度数据进行导向工具精度标定。
优选地，对所述三路推力信号及三路压力信号进行比较的步骤，包括：
对所述三路推力信号进行调理后传输到数据处理器进行合成，获得第一推力；
将这三路压力合成为第二推力；
对所述第一推力与所述第二推力进行比较。
与现有技术相比，本发明的实施例可用于对旋转导向钻井系统的导向力进行测控和标定。
附图说明
图1为本发明实施例的导向力测控装置的结构示意图。
图2为图1所示导向力测控装置中三翼测控盘的外形示意图。
图3为图2所示三翼测控盘外形示意图的A-A剖面示意图。
图4为图1所示导向力测控装置中三翼测控盘的安装示意图。
图5为图4所示三翼测控盘安装示意图的A-A剖面示意图。
图6为图1所示实施例汇总推力传感器的安装示意图。
图7为本发明实施例的旋转导向钻井系统导向力标定方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
如图1所示，本发明实施例的导向力测控装置主要包括三翼测控盘1、三个推力传感器2、数据处理器3以及安装推力传感器2的固定螺杆5等。
如图2、图3、图4以及图5所示，三翼测控盘1为一个中空的三翼纺锤体结构，两端小中间大，中间部分与两端以斜坡过度。三翼测控盘1的三个隆起的翼肋11，在三翼测控盘1的中间部分形成中空结构，导向单元8伸入三翼测控盘1的中空结构中。
三翼测控盘1套在导向单元8的外圆面上。三翼测控盘1的三个翼肋11周向均匀分布，分别对应导向单元8的三个导向巴掌81。每个翼肋11上垂直于三翼测控盘的轴心，均通过两个螺母51各自安装有一根固定螺杆5。每根固定螺杆5位于三翼测控盘1的中空结构中的部分上各安装有一个推力传感器2。三个推力传感器2的顶头21一一对应地顶在导向单元8的三个导向巴掌81上。借助两个螺母51可以调整推力传感器2的位置。
如图1和图6所示，推力传感器2上包含有推力信号输出接口22，用于输出推力传感器2所采集到的推力。本发明的实施例中，推力传感器2选用的是“与”字形的应变式推力传感器，受压可轻微变形。
通过三翼测控盘1的三个翼肋11所安装的三个推力传感器2相互之间各自独立，避免了其中一个翼肋11受力而对安装在另外两个翼肋11上的推力传感器2产生影响。如图2和图3所示，三翼测控盘1上每两个翼肋11之间，还可以设置加强筋12，提高三翼测控盘1的刚性和强度，进一步降低其中一个翼肋11受力而对安装在另外两个翼肋11上的推力传感器2产生影响，进一步提高本发明导向力测控装置的测控精度。
三翼测控盘1通过在两端设置螺钉7与导向单元8固定安装。如图4和图5所示，本发明的实施例中，螺钉7的位置位于每个加强筋12的两端。
数据处理器3与三个推力传感器2及工控机4相连(图1中用虚线表示了数据处理器3与三个推力传感器2的连接示意)。工控机4与控制导向单元8的液压系统6相连(图1中用虚线表示了导向单元8与液压系统6的连接示意)。
如图7所示，本发明实施例的旋转导向钻井系统的导向力标定方法中，通过三个推力传感器2采集三路推力信号(步骤S710)，对这三路推力信号进行调理后传输到数据处理器3进行合成，获得第一推力(包含了其方向和大小)(步骤S720)。通过压力传感器对三路液压系统的压力进行检测，获得三路压力信号(步骤S730)，数据处理器3将这三路压力信号合成为第二推力(包含了其方向和大小)(步骤S740)。将第二推力与通过推力传感器2采集到的第一推力进行比较，获得液压系统压力与导向力之间的对应关系(步骤S750)。测量获得液压系统三路驱动电机转速信号的频率(步骤S760)。将液压系统压力与导向力之间的对应关系以及三路转速信号的频率经过数据处理器3控制实时传输给工控机4，工控机4根据液压系统压力与导向力之间的对应关系以及三路转速信号的频率对翼肋推力进行快速标定(步骤S770)。工控机4还可以根据液压系统压力与导向力之间的对应关系以及三路转速信号的频率对翼肋推力进行误差分析，提供导向力精度数据，实现导向工具精度标定。
数据处理器3在上述过程中，主要完成转速信号的电平调理，使得转速信号电平与CPU采集接口电平兼容。数据处理器3完成压力传感器、推力传感器的采集控制，同时解码上位工控机指令，传输采集完成的压力、推力以及转速信号等。为上位工控机提供原始数据。通过RS232串口通讯接口，实现上位工控机与数据采集器3之间的数据交换。
本发明的实施例可以对推靠式旋转导向钻井系统的导向力进行高精度测控，并对控制系统进行标定，可以为实际作业提供支持。
本发明的导向力测控装置在使用时，将导向单元伸入三翼测控盘中，将三翼测控盘挪动到适当位置使三翼测控盘上的三个推力传感器分别正对导向单元的三个导向巴掌。拧紧三翼测控盘上的6个固定螺栓进行固定，调节螺杆上的螺母上下调节推力传感器的位置，使推力传感器的顶头与导向单元的导向巴掌接触。将螺杆上的螺母拧紧，施加一定的扭矩进行锁紧。将三个推力传感器的推力输出接头接入到数据处理器，将数据处理器与导向巴掌控制系统相连。接通电源后，导向巴掌控制系统开始工作，控制导向巴掌张开向外挤推力压传感器的顶头，导致推力传感器内应变片发生变形输出推力信号。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种旋转导向钻井系统的导向力测控装置，包括三翼测控盘、三个推力传感器、数据处理器以及安装推力传感器的固定螺杆，其中：
中空的三翼测控盘包含三个隆起的翼肋，所述旋转导向钻井系统的导向单元伸入三翼测控盘的中空结构中，三翼测控盘的三个翼肋分别对应导向单元的三个导向巴掌；每个翼肋上均安装有固定螺杆，每根固定螺杆位于三翼测控盘的中空结构中的部分上各安装有一个推力传感器；三个推力传感器的顶头一一对应地顶在导向单元的三个导向巴掌上。
2.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述三翼测控盘为中空的三翼纺锤体结构。
3.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述推力传感器包括“与”字形的应变式推力传感器。
4.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述三翼测控盘1套在所述导向单元的外圆面上，与所述导向单元固定连接。
5.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述固定螺杆通过一对螺母固定安装在所述翼肋上。
6.根据权利要求1所述的旋转导向钻井系统的导向力标定方法，包括：
通过所述三个推力传感器采集三路推力信号；
通过压力传感器对控制所述导向单元的三路液压系统的压力进行检测，获得三路压力信号；
对所述三路推力信号及三路压力信号进行比较，获得液压系统压力与导向力之间的对应关系；
测量液压系统三路驱动电机转速信号的频率；
根据所述对应关系以及三路转速信号的频率对翼肋推力进行标定。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法包括：
根据所述对应关系以及三路转速信号的频率，对翼肋推力进行误差分析并提供导向力精度数据；
根据所述误差分析以及导向力精度数据进行导向工具精度标定。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述三路推力信号及三路压力信号进行比较的步骤，包括：
对所述三路推力信号调理后进行合成，获得第一推力；
将这三路压力合成为第二推力；
对所述第一推力与所述第二推力进行比较。
CN201210282886.4A 2012-08-09 2012-08-09 旋转导向钻井系统的导向力测控装置及导向力标定方法 Active CN102797450B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210282886.4A CN102797450B (zh) 2012-08-09 2012-08-09 旋转导向钻井系统的导向力测控装置及导向力标定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210282886.4A CN102797450B (zh) 2012-08-09 2012-08-09 旋转导向钻井系统的导向力测控装置及导向力标定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102797450A true CN102797450A (zh) 2012-11-28
CN102797450B CN102797450B (zh) 2015-12-02

Family

ID=47196729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210282886.4A Active CN102797450B (zh) 2012-08-09 2012-08-09 旋转导向钻井系统的导向力测控装置及导向力标定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102797450B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104215438A (zh) * 2013-05-31 2014-12-17 中国石油化工股份有限公司 一种旋转导向系统导向能力测试装置
CN104458090A (zh) * 2014-11-28 2015-03-25 中国石油天然气集团公司 测井仪器推靠器通用测量装置
CN106644212A (zh) * 2015-10-30 2017-05-10 中石化石油工程技术服务有限公司 一种旋转导向工具翼肋测试装置
CN106644446A (zh) * 2016-12-29 2017-05-10 中国地质大学（北京） 推靠式导向钻具执行机构模拟测试装置
CN106640037A (zh) * 2015-10-30 2017-05-10 中石化石油工程技术服务有限公司 一种旋转导向工具流体测试装置
CN114151011A (zh) * 2021-12-07 2022-03-08 中海油田服务股份有限公司 一种旋转导向钻井装置和导向其的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2974670B1 (ja) * 1998-10-20 1999-11-10 鹿島建設株式会社 立坑掘削装置
CN2522601Y (zh) * 2001-08-31 2002-11-27 胜利石油管理局钻井工艺研究院 一种调制式旋转导向偏置工具
CN101864897A (zh) * 2010-05-18 2010-10-20 中国海洋石油总公司 一种旋转导向工具偏心位移矢量控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2974670B1 (ja) * 1998-10-20 1999-11-10 鹿島建設株式会社 立坑掘削装置
CN2522601Y (zh) * 2001-08-31 2002-11-27 胜利石油管理局钻井工艺研究院 一种调制式旋转导向偏置工具
CN101864897A (zh) * 2010-05-18 2010-10-20 中国海洋石油总公司 一种旋转导向工具偏心位移矢量控制方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
尚捷等: "旋转导向工具双轴综合标定系统研究与设计", 《今日电子》, no. 08, 31 August 2012 (2012-08-31), pages 50 - 52 *
李松林等: "美国自动旋转导向钻井工具结构原理及特点", 《石油机械》, vol. 28, no. 1, 31 December 2000 (2000-12-31) *
李汉兴等: "可控偏心器旋转导向钻井工具研制与现场试验", 《石油机械》, vol. 35, no. 9, 31 December 2007 (2007-12-31), pages 71 - 74 *
杜建生等: "静态推靠式旋转导向系统三支撑掌偏置机构控制方案", 《石油钻采工艺》, vol. 30, no. 6, 31 December 2008 (2008-12-31), pages 5 - 10 *
程载斌: "旋转导向系统三翼肋偏置位移矢量控制方案", 《石油学报》, vol. 31, no. 4, 31 July 2010 (2010-07-31) *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104215438A (zh) * 2013-05-31 2014-12-17 中国石油化工股份有限公司 一种旋转导向系统导向能力测试装置
CN104458090A (zh) * 2014-11-28 2015-03-25 中国石油天然气集团公司 测井仪器推靠器通用测量装置
CN106644212A (zh) * 2015-10-30 2017-05-10 中石化石油工程技术服务有限公司 一种旋转导向工具翼肋测试装置
CN106640037A (zh) * 2015-10-30 2017-05-10 中石化石油工程技术服务有限公司 一种旋转导向工具流体测试装置
CN106640037B (zh) * 2015-10-30 2023-10-20 中国石油化工集团有限公司 一种旋转导向工具流体测试装置
CN106644446A (zh) * 2016-12-29 2017-05-10 中国地质大学（北京） 推靠式导向钻具执行机构模拟测试装置
CN106644446B (zh) * 2016-12-29 2023-04-07 中国地质大学（北京） 推靠式导向钻具执行机构模拟测试装置
CN114151011A (zh) * 2021-12-07 2022-03-08 中海油田服务股份有限公司 一种旋转导向钻井装置和导向其的方法
CN114151011B (zh) * 2021-12-07 2024-02-27 中海油田服务股份有限公司 一种旋转导向钻井装置和导向其的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102797450B (zh) 2015-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102797450A (zh) 旋转导向钻井系统的导向力测控装置及导向力标定方法
CN102873353B (zh) 具有微小三向切削力测量系统的智能刀具
CN101281073B (zh) 一种力学传感器阵列标定装置及其工作方法
CN102847961A (zh) 一种集成微小三向切削力测量系统的智能刀具
CN103017967B (zh) 一种水下轮辐式力传感器
CN202974240U (zh) 舵面间隙测量器
CN102109439A (zh) 一种用于测量土壤承压和剪切特性的测量仪
CN103551921B (zh) 一种压阻式集成化三维车削力传感器
CN108279121B (zh) 一种大切深下滚刀刃底接触力特性测试系统及其测试方法
CN101972948A (zh) 模拟工况载荷条件下机床主轴热误差试验装置
CN106123764A (zh) 一种基于电涡流位移传感器的多功能检测系统
CN106500962B (zh) 一种适用于不对称海洋平台模型的试验装置及实验方法
CN112518017B (zh) 一种剪前夹送辊智能调节系统及调节方法
CN102080514A (zh) 封隔器井下压缩式封隔器机械参量测试装置及其使用方法
CN103900496B (zh) 连杆式农机车轮转角测量机构及测量方法
EP2700926B1 (en) Non-contact type torque and angle of rotation sensing device and measurement method using same
CN205955648U (zh) 一种滑动导向定向钻井装置
CN102590556A (zh) 多路电容式mems加速度传感器零点偏移测试补偿系统
CN209613958U (zh) 铝型材铆点冲针冲头以及带该冲头的冲压组件
CN103742479A (zh) 可实现位移检测和数据通讯的液压油缸装置
CN201034569Y (zh) 测量装置
CN102506714B (zh) 带有调整与自标定结构的激光位移传感器安装支架
CN203285417U (zh) 潜孔钻机运行参数监测仪
CN206399361U (zh) 一种高精度磁致伸缩线性位移传感器
CN109945995B (zh) 播种下压力实时监测装置及监测方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 100010 Chaoyangmen North Street, Dongcheng District, Dongcheng District, Beijing

Co-patentee after: China Oilfield Services Limited

Patentee after: China Offshore Oil Group Co., Ltd.

Address before: 100010 Chaoyangmen North Street, Dongcheng District, Dongcheng District, Beijing

Co-patentee before: China Oilfield Services Limited

Patentee before: China National Offshore Oil Corporation

CP01 Change in the name or title of a patent holder