CN112145071B - 一种高效智能导向钻井系统及钻井方法 - Google Patents
一种高效智能导向钻井系统及钻井方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112145071B CN112145071B CN202010891635.0A CN202010891635A CN112145071B CN 112145071 B CN112145071 B CN 112145071B CN 202010891635 A CN202010891635 A CN 202010891635A CN 112145071 B CN112145071 B CN 112145071B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tool
- thrust
- intelligent
- rib
- track
- 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.)
- Active
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 117
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000001915 proofreading effect Effects 0.000 claims description 29
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 claims description 11
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
- E21B17/10—Wear protectors; Centralising devices, e.g. stabilisers
- E21B17/1014—Flexible or expansible centering means, e.g. with pistons pressing against the wall of the well
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
- E21B17/10—Wear protectors; Centralising devices, e.g. stabilisers
- E21B17/1078—Stabilisers or centralisers for casing, tubing or drill pipes
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/02—Determining slope or direction
- E21B47/022—Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/04—Directional drilling
- E21B7/06—Deflecting the direction of boreholes
- E21B7/067—Deflecting the direction of boreholes with means for locking sections of a pipe or of a guide for a shaft in angular relation, e.g. adjustable bent sub
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明涉及一种高效智能导向钻井系统及钻井方法，所述导向钻井系统中设置有智能推力施加工具和扶正器，所述扶正器靠近钻头端设置，所述智能推力施加工具远离钻头端设置且智能推力施加工具上设置有推力施加翼肋，所述推力施加翼肋具有伸缩功能，所述智能推力施加工具能够自动测量井斜和方位角，并与设计值进行对比，根据测量值与设计值差异控制推力施加翼肋伸缩从而输出推靠力实现为钻头施加推力的目的，本发明实现了钻头推靠与指向双作用联合造斜，大幅度提升了造斜能力；可实现推靠力的放大，降低了智能导向钻井系统本身工作输出力强度，提高了其寿命，具有造斜能力强、工作寿命长和破岩速度高等优点。
Description
技术领域
本发明属于石油工程领域，具体地涉及一种高效智能导向钻井系统及钻井方法。
背景技术
深地钻探过程中，如何实现井眼沿着设计轨道快速、精确延伸是钻井工程领域的重要研究课题，导向钻井系统是实现井眼沿着设计轨道快速、精确延伸的基础依托,现有导向钻井系统及方法包括两类：(1)滑动导向钻井系统；(2)旋转导向钻井系统，其中旋转导向钻井系统因轨迹控制过程全程旋转钻进，降低了轨迹控制难度，提升了钻井速度而得到工程人员及现场的青睐，然而，现有旋转导向钻井技术尚存在多个问题需要深入研究、解决，主要问题如下：(1)导向钻井系统造斜能力有待于进一步提升；(2)导向钻井系统在复杂地层钻进寿命仍然较短；(3)旋转导向钻井钻速尚未具有加速空间；(4)导向钻井系统的使用效果与近钻头测量相矛盾。因此，研制强造斜能力长工作寿命高破岩速度的导向钻井系统，对于钻井技术进步具有重要价值，对油气资源的高效开发具有重要意义，本发明提供一种高效智能导向钻井系统及钻井方法，该钻井系统具有强造斜能力长工作寿命高破岩速度，能够有效的解决当前钻井系统的上述技术问题。
发明内容
为克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种高效智能导向钻井系统及钻井方法，该钻井系统具有强造斜能力长工作寿命高破岩速度。
一种高效智能导向钻井系统，所述导向钻井系统中设置有智能推力施加工具和扶正器，所述扶正器靠近钻头端设置，所述智能推力施加工具远离钻头端设置且智能推力施加工具上设置有推力施加翼肋，所述推力施加翼肋具有伸缩功能，所述智能推力施加工具能够自动测量井斜和方位角并与设计值进行对比，根据测量值与设计值差异控制推力施加翼肋伸缩输出推靠力实现为钻头施加推力的目标，需要增斜时，推力施加翼肋施加向下推靠力；需要降斜时，推力施加翼肋施加向上推靠力；需要增方位时，推力施加翼肋施加逆时针推靠力；需要降方位时，推力施加翼肋施加向顺时针推靠力。
进一步地，所述智能推力施加工具上方设置有柔性短节和上部钻具组合，所述上部钻具组合、柔性短节和智能推力施加工具依次连接。
进一步地，所述智能推力施加工具和扶正器之间设置有钻井提速工具、近钻头钻铤和近钻头测量短节三个部件，或者钻井提速工具、近钻头钻铤和近钻头测量短节三个部件中的任意两个，或者钻井提速工具、近钻头钻铤和近钻头测量短节三个部件中的任意一个。
进一步地，所述扶正器可以集成到紧靠钻头位置处的部件上。
进一步地，所述扶正器为普通井下满眼扶正器或旋转外壳扶正器。
进一步地，所述智能推力施加工具由轨迹参数测量模块、轨迹校对模块、推力施加控制模块和推力施加翼肋组成，轨迹参数测量模块实时测量井眼轨迹参数，轨迹校对模块对比实时测量井眼轨迹参数与设计轨迹参数，并向推力施加控制模块提供轨迹控制指令，推力施加控制模块接收轨迹校对模块发出的轨迹控制指令控制推力施加翼肋的推靠力施加方式。
进一步地，所述智能推力施加工具的推靠力施加方式为推力施加翼肋利用翼肋伸缩来为钻具施加推靠力，当需要提供向下推靠力时，上方翼肋伸出工具，下方翼肋缩入工具，当需要提供向上推靠力时，下方翼肋伸出工具，上方翼肋缩入工具，当需要提供向顺时针推靠力时，左方翼肋伸出工具，右方翼肋缩入工具，当需要提供向逆时针推靠力时，右方翼肋伸出工具，左方翼肋缩入工具。
一种采用高效智能导向钻井系统的钻井方法，所述钻井系统中设置有上部钻具组合和柔性短节，所述上部钻具组合、柔性短节和智能推力施加工具依次连接，所述钻井方法包括以下步骤：
步骤1：根据轨迹控制需要，计算柔性短节长度、柔性短节到推力施加翼肋所需距离、推力施加翼肋到扶正器距离和扶正器到钻头距离；
步骤2、按照步骤1所计算的数据，组装本发明的钻井系统；
步骤3、根据设计好的钻井方案，进行导向钻井作业，所述导向钻井作业方法具体为：
智能推力施加工具自动测量井斜和方位，并与设计值进行对比，根据测量值与设计值差异来控制推力施加翼肋，施加推靠力；需要增斜时，智能推力施加工具施加向下推靠力；需要降斜时，智能推力施加工具施加向上推靠力；需要增方位时，智能推力施加工具施加逆时针推靠力；需要降方位时，智能推力施加工具施加向顺时针推靠力。
进一步地，所述步骤3中智能推力施加工具的具体工作流程为：轨迹参数测量模块实时测量井眼的轨迹参数，并将轨迹参数传递给轨迹校对模块，轨迹校对模块对比轨迹参数测量模块实时测量的井眼轨迹参数与设计轨迹参数，发出轨迹控制指令，推力施加控制模块根据轨迹校对模块发出的轨迹控制指令控制推力施加翼肋推力施加方式，当轨迹校对模块发来增斜指令时，推力施加控制模块控制推力施加翼肋施加向下推靠力，当轨迹校对模块发来降斜指令时，推力施加控制模块控制推力施加翼肋施加向上推靠力，当轨迹校对模块发来降方位指令时，推力施加控制模块控制推力施加翼肋施加向顺时针方向推靠力，当轨迹校对模块发来增方位指令时，推力施加控制模块控制推力施加翼肋施加向逆时针方向推靠力；推力施加翼肋利用翼肋伸缩来为钻具施加推靠力，当需要提供向下推靠力时，上方翼肋伸出工具，下方翼肋缩入工具，当需要提供向上推靠力时，下方翼肋伸出工具，上方翼肋缩入工具，当需要提供向顺时针推靠力时，左方翼肋伸出工具，右方翼肋缩入工具，当需要提供向逆时针推靠力时，右方翼肋伸出工具，左方翼肋缩入工具。
智能推力施加工具包括四个模块，分别为轨迹参数测量模块、轨迹校对模块、推力施加控制模块和推力施加翼肋；轨迹参数测量模块用于实时测量井眼轨迹参数，如井斜、井斜方位角等；轨迹校对模块用于对比实时测量井眼轨迹参数与设计轨迹参数，并提供轨迹控制指令，当实测井斜小于设计井斜，发出增斜指令，当实测井斜大于设计井斜，发出降斜指令，当实测井斜等于设计井斜，发出稳斜指令，另外，当实测井斜方位角小于设计井斜方位角，发出增方位指令，当实测井斜方位角大于设计井斜方位角，发出降方位指令，当实测井斜方位角等于设计井斜方位角，发出稳方位指令；推力施加控制模块用于利用轨迹校对模块发出的指令控制推力施加翼肋推力施加方式，当轨迹校对模块发来增斜指令时，推力施加控制模块控制推力施加翼肋施加向下推靠力，当轨迹校对模块发来降斜指令时，推力施加控制模块控制推力施加翼肋施加向上推靠力，当轨迹校对模块发来降方位指令时，推力施加控制模块控制推力施加翼肋施加向顺时针方向推靠力，当轨迹校对模块发来增方位指令时，推力施加控制模块控制推力施加翼肋施加向逆时针方向推靠力；推力施加翼肋利用翼肋伸缩来为钻具施加推力，当需要提供向下推靠力时，上方翼肋伸出工具，下方翼肋缩入工具，当需要提供向上推靠力时，下方翼肋伸出工具，上方翼肋缩入工具，当需要提供向顺时针推靠力时，左方翼肋伸出工具，右方翼肋缩入工具，当需要提供向逆时针推靠力时，右方翼肋伸出工具，左方翼肋缩入工具。
有益效果：
1)实现了钻头推靠与指向双作用联合造斜，大幅度提升了造斜能力；
2)可实现钻头推力的放大，降低了智能导向钻井系统本身工作输出推靠力强度，提高了其寿命；
3)在近钻头安装提速工具，实现了提速过程不影响智能导向钻井系统工作的目标；
4)在近钻头安装近钻头测量工具，实现了近钻头测量参数的目标；
5)本系统在智能推力施加工具不工作时，仍能表现出较强造斜能力，有利于轨迹控制。
附图说明
图1、本发明智能导向钻井系统结构示意图；
图2、传统旋转导向钻井系统受力分析图；
图3、本发明智能导向钻井系统受力分析图。
图中：1、上部钻具组合，2、柔性短节，3、智能推力施加工具，4、钻井提速工具，5、近钻头钻铤，6、近钻头测量短节，7、扶正器，8、钻头，9、推力施加翼肋，10、普通扶正器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
下面结合附图对本发明进行详细阐述：
本发明一种高效智能导向钻井系统，所述导向钻井系统中设置有智能推力施加工具3和扶正器7，所述扶正器7靠近钻头端设置，所述智能推力施加工具3远离钻头端设置且智能推力施加工具上设置有推力施加翼肋，所述推力施加翼肋具有伸缩功能，所述智能推力施加工具能够自动测量井斜和方位角并与设计值进行对比，根据测量值与设计值差异控制推力施加翼肋伸缩输出推靠力实现为钻头施加推力的目标，需要增斜时，推力施加翼肋施加向下推靠力；需要降斜时，推力施加翼肋施加向上推靠力；需要增方位时，推力施加翼肋施加逆时针推靠力；需要降方位时，推力施加翼肋施加向顺时针推靠力。
所述智能推力施加工具3上方设置有柔性短节2和上部钻具组合1，所述上部钻具组合1、柔性短节2和依智能推力施加工具3依次连接。
所述智能推力施加工具3和扶正器7之间设置有钻井提速工具4、近钻头钻铤5和近钻头测量短节6三个部件，或者钻井提速工具4、近钻头钻铤5和近钻头测量短节6三个部件中的任意两个，或者钻井提速工具4、近钻头钻铤5和近钻头测量短节6三个部件中的任意一个。
智能推力施加工具上设置有推力施加翼肋9，推力施加翼肋9具有伸缩功能。所述扶正器7为普通井下满眼扶正器或旋转外壳扶正器。
另一个钻井系统组合方案为，所述扶正器7集成到紧靠钻头位置的部件上。
所述智能推力施加工具3由轨迹参数测量模块、轨迹校对模块、推力施加控制模块和推力施加翼肋9组成，轨迹参数测量模块用于实时测量井眼轨迹参数，轨迹校对模块用于对比实时测量井眼轨迹参数与设计轨迹参数，并提供轨迹控制指令，推力施加控制模块利用轨迹校对模块发出的指令控制推力施加翼肋的推力施加方式。推力施加翼肋9利用翼肋伸缩来为钻具施加推力，当需要提供向下推靠力时，上方翼肋伸出工具，下方翼肋缩入工具，当需要提供向上推靠力时，下方翼肋伸出工具，上方翼肋缩入工具，当需要提供向顺时针推靠力时，左方翼肋伸出工具，右方翼肋缩入工具，当需要提供向逆时针推靠力时，右方翼肋伸出工具，左方翼肋缩入工具。
柔性短节2的长度、柔性短节2到推力施加翼肋所需距离、推力施加翼肋到扶正器距离和扶正器7到钻头距离需要经过计算确定。
一种高效智能导向钻井系统的钻井方法，所述钻井方法包括以下步骤：
步骤1：根据轨迹控制需要，计算柔性短节2长度、柔性短节2到推力施加翼肋9所需距离、推力施加翼肋9到扶正器7距离和扶正器到钻头距离；
步骤2、按照步骤1所计算的数据，组装本发明的钻井系统；
步骤3、根据设计好的钻井方案，进行导向钻井作业，所述导向钻井作业方法具体为：
智能推力施加工具自动测量井斜和方位，并与设计值进行对比，根据测量值与设计值差异来控制推力施加翼肋，施加推靠力；需要增斜时，智能推力施加工具施加向下推靠力；需要降斜时，智能推力施加工具施加向上推靠力；需要增方位时，智能推力施加工具施加逆时针推靠力；需要降方位时，智能推力施加工具施加向顺时针推靠力。
智能推力施加工具中，轨迹参数测量模块实时测量井眼的轨迹参数，并将轨迹参数传递给轨迹校对模块，轨迹校对模块对比轨迹参数测量模块实时测量的井眼轨迹参数与设计轨迹参数，发出轨迹控制指令，推力施加控制模块根据轨迹校对模块发出的轨迹控制指令控制推力施加翼肋推力施加方式，当轨迹校对模块发来增斜指令时，推力施加控制模块控制推力施加翼肋施加向下推靠力，当轨迹校对模块发来降斜指令时，推力施加控制模块控制推力施加翼肋施加向上推靠力，当轨迹校对模块发来降方位指令时，推力施加控制模块控制推力施加翼肋施加向顺时针方向推靠力，当轨迹校对模块发来增方位指令时，推力施加控制模块控制推力施加翼肋施加向逆时针方向推靠力；推力施加翼肋利用翼肋伸缩来为钻具施加推力，当需要提供向下推靠力时，上方翼肋伸出工具，下方翼肋缩入工具，当需要提供向上推靠力时，下方翼肋伸出工具，上方翼肋缩入工具，当需要提供向顺时针推靠力时，左方翼肋伸出工具，右方翼肋缩入工具，当需要提供向逆时针推靠力时，右方翼肋伸出工具，左方翼肋缩入工具。
下面结合附图2-3对本发明的优点作进一步的分析介绍：
图2为传统推靠式旋转导向钻井系统受力分析图，传统推靠式旋转导向钻井系统的推力施加翼肋9靠近钻头8设置，普通扶正器10远离钻头8设置；图3为本发明智能导向钻井系统受力分析图，本发明的导向钻井系统，普通扶正器10靠近钻头8设置，推力施加翼肋9远离钻头8设置；根据受力分析，传统推靠式旋转导向钻井方法钻头处获得推力计算公式为：
Fc1＝FtL1/(L1+L2)-G/2
本发明钻头处获得推力计算公式为：
Fc2＝FtL1/L2+G1L1/2L2-G2/2
1、导向工具输出同样推靠力时，钻头处获得推力对比：
假设Ft＝2吨，L1＝4米，L2＝1米，钻具线密度0.1吨/米，则G＝0.5吨，G1＝0.4吨，G2＝0.1 吨，
计算钻头推力：
传统推靠式旋转导向钻井方法钻头处获得推力Fc1＝1.35吨；
本发明钻头处获得推力Fc2＝8.75吨；
本发明钻头获得推力为传统推靠式旋转导向钻井方法的6.48倍，即在导向工具施加同样推靠力时，本发明导向钻井系统及钻井方法造斜能力大幅度提升。
2、钻头受到同样推力，导向工具推力施加翼肋输出推靠力对比：
假设本发明的钻头受到推力Fc1＝1.35吨，L1＝4米，L2＝1米，钻具线密度0.1吨/米，则 G＝0.5吨，G1＝0.4吨，G2＝0.1吨；
计算得到本发明推力施加翼肋输出推靠力Ft＝0.1吨，而传统推靠式旋转导向钻井方法需要输出推靠力2吨，本发明为已有设计的5％。推力施加翼肋在小作用力下不宜磨损，且不宜吃入地层，这会大幅度提升导向工具寿命，且能够保证钻压传递效果，提高钻井速度。
3、导向工具推力施加翼肋不输出推靠力，钻头处获得推力对比：
假设本发明的推力施加翼肋输出向下推靠力Ft＝0吨，L1＝4米，L2＝1米，钻具线密度0.1 吨/米；
则G＝0.5吨，G1＝0.4吨，G2＝0.1吨；
根据计算，本发明钻头受到向上推力为0.95吨，这说明钻井系统仍然具有较强造斜能力，可以造斜。
假设传统推靠式旋转导向钻井方法推力施加翼肋输出向上推靠力Ft＝0吨，L1＝4米，L2＝1 米，钻具线密度0.1吨/米；
则G＝0.5吨，G1＝0.4吨，G2＝0.1吨；
根据计算，传统推靠式旋转导向钻井方法，钻头受到推力为-0.25吨，这说明此时传统推靠式旋转导向钻井方法不仅不能造斜，还会降斜，这与导向钻井系统设计初衷不符。
假设本发明的旋转导向伸缩扶正器施加向下推靠力Ft＝0吨，L1＝4米，L2＝1米，钻具线密度0.1吨/米，
则G＝0.5吨，G1＝0.4吨，G2＝0.1吨，
根据计算，本发明钻头受到推靠力为0.95吨，仍然具有较强造斜能力。
另外，本发明实现了钻头推靠与指向双作用联合造斜，进一步大幅度提升造斜能力。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种高效智能导向钻井系统，其特征在于，所述导向钻井系统中设置有智能推力施加工具和扶正器，所述扶正器靠近钻头端设置，所述智能推力施加工具远离钻头端设置且智能推力施加工具上设置有推力施加翼肋，所述推力施加翼肋具有伸缩功能，所述智能推力施加工具能够自动测量井斜和方位角并与设计值进行对比，根据测量值与设计值差异控制推力施加翼肋伸缩输出推靠力实现为钻头施加推力的目标，需要增斜时，推力施加翼肋施加向下推靠力；需要降斜时，推力施加翼肋施加向上推靠力；需要增方位时，推力施加翼肋施加向逆时针方向推靠力；需要降方位时，推力施加翼肋施加向顺时针方向推靠力；所述智能推力施加工具和扶正器之间设置有钻井提速工具、近钻头钻铤和近钻头测量短节三个部件，或者钻井提速工具、近钻头钻铤和近钻头测量短节三个部件中的任意两个，或者钻井提速工具、近钻头钻铤和近钻头测量短节三个部件中的任意一个；所述智能推力施加工具由轨迹参数测量模块、轨迹校对模块、推力施加控制模块和推力施加翼肋组成，轨迹参数测量模块实时测量井眼轨迹参数，轨迹校对模块对比实时测量井眼轨迹参数与设计轨迹参数，并向推力施加控制模块提供轨迹控制指令，推力施加控制模块接收轨迹校对模块发出的轨迹控制指令控制推力施加翼肋的推靠力施加方式。
2.根据权利要求1所述的一种高效智能导向钻井系统，其特征在于，所述智能推力施加工具上方设置有柔性短节和上部钻具组合，所述上部钻具组合、柔性短节和智能推力施加工具依次连接。
3.根据权利要求1所述的一种高效智能导向钻井系统，其特征在于，所述扶正器可以集成到紧靠钻头位置处的部件上。
4.根据权利要求1所述的一种高效智能导向钻井系统，其特征在于，所述扶正器为普通井下满眼扶正器或旋转外壳扶正器。
5.根据权利要求1所述的一种高效智能导向钻井系统，其特征在于，所述智能推力施加工具的推靠力施加方式为推力施加翼肋利用翼肋伸缩来为钻具施加推靠力，当需要提供向下推靠力时，上方翼肋伸出工具，下方翼肋缩入工具，当需要提供向上推靠力时，下方翼肋伸出工具，上方翼肋缩入工具，当需要提供向顺时针方向推靠力时，左方翼肋伸出工具，右方翼肋缩入工具，当需要提供向逆时针方向推靠力时，右方翼肋伸出工具，左方翼肋缩入工具。
6.一种采用权利要求1-5之一所述的一种高效智能导向钻井系统的钻井方法，其特征在于，所述钻井系统中设置有上部钻具组合和柔性短节，所述上部钻具组合、柔性短节和智能推力施加工具依次连接，所述钻井方法包括以下步骤：
步骤1：根据轨迹控制需要，计算柔性短节的长度、柔性短节到推力施加翼肋所需距离、推力施加翼肋到扶正器距离和扶正器到钻头距离；
步骤2、按照步骤1所计算的数据，组装权利要求1-5之一所述的钻井系统；
步骤3、根据设计好的钻井方案，进行导向钻井作业，所述导向钻井作业方法具体为：
智能推力施加工具自动测量井斜和方位，并与设计值进行对比，根据测量值与设计值差异来控制推力施加翼肋，施加推靠力；需要增斜时，智能推力施加工具施加向下推靠力；需要降斜时，智能推力施加工具施加向上推靠力；需要增方位时，智能推力施加工具施加向逆时针方向推靠力；需要降方位时，智能推力施加工具施加向顺时针方向推靠力。
7.根据权利要求6所述的钻井方法，其特征在于：所述步骤3中智能推力施加工具的具体工作流程为：轨迹参数测量模块实时测量井眼的轨迹参数，并将轨迹参数传递给轨迹校对模块，轨迹校对模块对比轨迹参数测量模块实时测量的井眼轨迹参数与设计轨迹参数，发出轨迹控制指令，推力施加控制模块根据轨迹校对模块发出的轨迹控制指令控制推力施加翼肋推力施加方式，当轨迹校对模块发来增斜指令时，推力施加控制模块控制推力施加翼肋施加向下推靠力，当轨迹校对模块发来降斜指令时，推力施加控制模块控制推力施加翼肋施加向上推靠力，当轨迹校对模块发来降方位指令时，推力施加控制模块控制推力施加翼肋施加向顺时针方向推靠力，当轨迹校对模块发来增方位指令时，推力施加控制模块控制推力施加翼肋施加向逆时针方向推靠力；推力施加翼肋利用翼肋伸缩来为钻具施加推靠力，当需要提供向下推靠力时，上方翼肋伸出工具，下方翼肋缩入工具，当需要提供向上推靠力时，下方翼肋伸出工具，上方翼肋缩入工具，当需要提供向顺时针方向推靠力时，左方翼肋伸出工具，右方翼肋缩入工具，当需要提供向逆时针方向推靠力时，右方翼肋伸出工具，左方翼肋缩入工具。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010891635.0A CN112145071B (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 一种高效智能导向钻井系统及钻井方法 |
| US17/777,111 US11591896B2 (en) | 2020-08-31 | 2021-03-09 | Efficient and intelligent steering drilling system and drilling method |
| PCT/CN2021/079617 WO2022041679A1 (zh) | 2020-08-31 | 2021-03-09 | 一种高效智能导向钻井系统及钻井方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010891635.0A CN112145071B (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 一种高效智能导向钻井系统及钻井方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112145071A CN112145071A (zh) | 2020-12-29 |
| CN112145071B true CN112145071B (zh) | 2022-02-01 |
Family
ID=73889553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010891635.0A Active CN112145071B (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 一种高效智能导向钻井系统及钻井方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11591896B2 (zh) |
| CN (1) | CN112145071B (zh) |
| WO (1) | WO2022041679A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112145071B (zh) * | 2020-08-31 | 2022-02-01 | 中国石油大学(华东) | 一种高效智能导向钻井系统及钻井方法 |
| CN113513264B (zh) * | 2021-03-25 | 2023-10-13 | 中国石油大学(华东) | 一种深地空间智能寻靶导入钻井救援系统及钻井方法 |
| CN113756711B (zh) * | 2021-08-17 | 2023-11-07 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种煤矿井下钻探施工设备系统及其施工参数优化方法 |
| CN115822451B (zh) * | 2022-06-28 | 2024-03-22 | 中国石油天然气集团有限公司 | 可脱开式定向钻具组合结构与定向钻进方法 |
| CN116084910B (zh) * | 2023-03-09 | 2023-06-23 | 成都信息工程大学 | 一种推靠式旋转导向工具导向指令实时预测方法 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2773297Y (zh) * | 2005-02-25 | 2006-04-19 | 辽河石油勘探局 | 水平段钻井轨迹调整装置 |
| CN102278065B (zh) * | 2011-07-08 | 2013-09-18 | 中国石油大学(北京) | 旋转导向工具及其偏置机构以及对该偏置机构的控制方法 |
| CN103061755B (zh) * | 2011-10-19 | 2016-01-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种井下近钻头无线电磁波信号短距离传输系统及方法 |
| CN202689930U (zh) * | 2012-05-31 | 2013-01-23 | 中国石油化工集团公司 | 一种近钻头全旋转垂钻工具 |
| CN103967479B (zh) * | 2013-02-01 | 2016-10-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种旋转导向钻井入靶形势预测方法 |
| CN103352656B (zh) * | 2013-08-05 | 2015-08-12 | 四川宏华石油设备有限公司 | 一种钻井系统 |
| GB2536367B (en) * | 2013-12-05 | 2020-07-22 | Halliburton Energy Services Inc | Directional casing-while-drilling |
| US10221627B2 (en) * | 2014-10-15 | 2019-03-05 | Schlumberger Technology Corporation | Pad in bit articulated rotary steerable system |
| CN107130956A (zh) * | 2016-02-25 | 2017-09-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种近钻头的数据传输测量装置及其数据传输测量方法 |
| WO2018084838A1 (en) * | 2016-11-02 | 2018-05-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Rotary steerable drilling tool and method with independently actuated pads |
| CN106907142B (zh) * | 2017-01-20 | 2018-07-17 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种近钻头方位动态测量装置与测量方法 |
| CN206608165U (zh) * | 2017-03-28 | 2017-11-03 | 中国海洋石油总公司 | 一种高造斜率近钻头测斜钻具组合 |
| WO2019164647A1 (en) * | 2018-02-23 | 2019-08-29 | Schlumberger Technology Corporation | Rotary steerable system with cutters |
| WO2020018816A1 (en) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | Doublebarrel Downhole Technologies Llc | Improved bha |
| CN109281612A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-01-29 | 中国石油大学(华东) | 一种高速旋冲钻井防斜钻具组合 |
| CN213450246U (zh) * | 2019-06-06 | 2021-06-15 | 万晓跃 | 一种易造斜混合式旋转导向钻井系统 |
| CN112145071B (zh) * | 2020-08-31 | 2022-02-01 | 中国石油大学(华东) | 一种高效智能导向钻井系统及钻井方法 |
| CN112324332A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-02-05 | 万晓跃 | 一种可控轨迹侧向钻井工具及方法 |
-
2020
- 2020-08-31 CN CN202010891635.0A patent/CN112145071B/zh active Active
-
2021
- 2021-03-09 WO PCT/CN2021/079617 patent/WO2022041679A1/zh active Application Filing
- 2021-03-09 US US17/777,111 patent/US11591896B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11591896B2 (en) | 2023-02-28 |
| CN112145071A (zh) | 2020-12-29 |
| WO2022041679A1 (zh) | 2022-03-03 |
| US20220412203A1 (en) | 2022-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112145071B (zh) | 一种高效智能导向钻井系统及钻井方法 | |
| US11542752B2 (en) | Methods for drilling using a rotary steerable system | |
| CN101936134B (zh) | 当钻井时选择最优井眼轨迹 | |
| CN204163619U (zh) | 一种钻车钻臂定位系统 | |
| US10633924B2 (en) | Directional drilling steering actuators | |
| CN201288505Y (zh) | 一种随钻纠斜导向钻井工具 | |
| CN110513043B (zh) | 一种基于自动导向钻具的垂直钻进过程纠斜控制方法 | |
| CN105003203B (zh) | 基于井下钻具工具面动态控制的顶驱式钻机系统及钻井方法 | |
| CN105064982A (zh) | 煤矿区地面孔与井下巷道内靶点精确导向对接装备及方法 | |
| CN106703695A (zh) | 大钻压防斜纠斜钻具组合 | |
| CN104879163A (zh) | 一种井下小型超前定向探放水装置及方法 | |
| CN103967479A (zh) | 一种旋转导向钻井入靶形势预测方法 | |
| CN110067509B (zh) | 可以钻进定向先导孔的反井钻机及定向先导孔的施工工艺 | |
| CN107060642B (zh) | 天然碱深薄层多连通水平井井眼轨迹控制方法 | |
| CN113513264B (zh) | 一种深地空间智能寻靶导入钻井救援系统及钻井方法 | |
| CN203383731U (zh) | 推靠指向式旋转导向钻井装置 | |
| CN109711023B (zh) | 处理三维绕障井的双二维轨迹优化方法 | |
| CN116084910B (zh) | 一种推靠式旋转导向工具导向指令实时预测方法 | |
| CN114909119B (zh) | 一种将原有直井或斜井转换成超短半径u型地热井钻井方法 | |
| CN103967480A (zh) | 一种滑动导向钻井入靶形势预测方法 | |
| CN106640034B (zh) | 一种旋转导向钻井稳斜模式控制方法 | |
| CN116911073B (zh) | 一种推靠式旋转导向工具极限造斜率预测方法及系统 | |
| CN115874929B (zh) | 复杂难钻地层双推联控旋转导向钻井系统及钻井方法 | |
| CN105156091A (zh) | 基于自适应井下钻具工具面动态控制的钻机系统及钻井方法 | |
| CN115613968B (zh) | 带变径扶正器的高造斜率旋转导向钻具组合及其使用方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20201229 Assignee: Dongying Qingze Petroleum Equipment Co.,Ltd. Assignor: CHINA University OF PETROLEUM (EAST CHINA) Contract record no.: X2022980010060 Denomination of invention: An efficient intelligent steering drilling system and drilling method Granted publication date: 20220201 License type: Common License Record date: 20220708 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |