CN117536570A - 一种智能化定向取心系统 - Google Patents

一种智能化定向取心系统 Download PDF

Info

Publication number
CN117536570A
CN117536570A CN202311647787.6A CN202311647787A CN117536570A CN 117536570 A CN117536570 A CN 117536570A CN 202311647787 A CN202311647787 A CN 202311647787A CN 117536570 A CN117536570 A CN 117536570A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parameters
coring
drilling
intelligent
directional
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.)
Pending
Application number
CN202311647787.6A
Other languages
English (en)
Inventor
梁健
李小洋
施山山
吴纪修
尹浩
李宽
曹龙龙
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.)
Institute of Exploration Technology Chinese Academy of Geological Sciences
Original Assignee
Institute of Exploration Technology Chinese Academy of Geological Sciences
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 Institute of Exploration Technology Chinese Academy of Geological Sciences filed Critical Institute of Exploration Technology Chinese Academy of Geological Sciences
Priority to CN202311647787.6A priority Critical patent/CN117536570A/zh
Publication of CN117536570A publication Critical patent/CN117536570A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • E21B25/00—Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors
    • E21B25/16—Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors for obtaining oriented cores
    • 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
    • E21B44/005—Below-ground automatic control systems
    • 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

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (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)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本发明提供一种智能化定向取心系统，涉及井下取心系统技术领域，包括：智能决策系统、执行机构、动态测量系统和监控系统；动态测量系统用于测量钻进参数、轨迹参数、井底工程参数和定向取心参数并将所测量的参数反馈到监控系统，监控系统对动态测量参数进行处理并输入智能决策系统，智能决策系统综合判断各测量参数并根据判断结果来智能控制执行机构进行相应的工作。本发明提供的方案能够解决现有的岩心参数获取少、井底钻具损坏处理不及时的难题。

Description

一种智能化定向取心系统
技术领域
本发明涉及井下取心系统技术领域，特别是涉及一种智能化定向取心系统。
背景技术
现有的智能化钻井系统及方法主要考虑钻井轨迹的控制与调整，例如，名称为“一种弯外壳螺杆钻具组合智能定向闭环调控方法及系统”的专利申请，其通过井下和井上参数的采集，以智能决策的方式来调整钻井轨迹，实现钻井智能控制的闭环反馈。然而其还存在岩心参数获取少、井底钻具损坏处理不及时等缺点，因此，急需一种新型的方案来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能化定向取心系统，以解决现有的岩心参数获取少、井底钻具损坏处理不及时的难题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种智能化定向取心系统，包括：智能决策系统、执行机构、动态测量系统和监控系统；所述动态测量系统用于测量钻进参数、轨迹参数、井底工程参数和定向取心参数并将所测量的参数反馈到所述监控系统，所述监控系统对动态测量参数进行处理并输入所述智能决策系统，所述智能决策系统综合判断各测量参数并根据判断结果来智能控制所述执行机构进行相应的工作。
优选的，所述智能决策系统用于判断测量参数是否在安全范围内，如果超过安全范围极限，及时向井口操作人员传递报警信号，提醒钻井人员将井底钻具提到地表进行维修作业，如果井底钻具工作状态良好，首先要将实际钻进轨迹参数与设计轨迹参数进行对比，两者的误差在允许范围内时，不用进行钻井轨迹调整，此时控制所述执行机构开展定向取心作业，如果实际钻进轨迹参数与设计轨迹参数偏差较大，超出设计允许误差范围，此时需要通过所述执行机构来调整钻井轨迹。
优选的，所述定向取心参数包括进心长度、岩心定向标记、地层电阻率及岩心筒应力。
优选的，所述定向取心参数异常时，所述智能决策系统自主规划钻井轨迹以获取更多异常地层岩心。
优选的，所述智能决策系统包括ChatGPT模块，在下井前通过接口向所述ChatGPT模块输入人工指令，输入内容至少包括钻井设计轨迹、各测量参数的安全范围。
优选的，所述动态测量系统包括测距仪和应变片，所述测距仪安装于钻具内取心筒的上端，用于测量岩心进入取心筒的长度，靠近所述取心筒的上端的内壁上安装有所述应变片，所述应变片用于监测所述取心筒在定向造斜段取心过程中的应力变化，所述测距仪和所述应变片采集的数据传输至所述监控系统，所述监控系统将数据发送到智能决策系统，所述取心筒的下端安装有岩心定向刻刀，所述岩心定向刻刀在岩心上标记刻痕，便于获取岩心后进行岩心定向。
优选的，所述动态测量系统包括设置于钻具底部取心钻头上的温度传感器、压力传感器、振动加速度计、扭矩传感器、回转速度传感器和电阻率测量探头，所述温度传感器、所述压力传感器、所述振动加速度计、所述扭矩传感器和所述回转速度传感器用于监测所述取心钻头在井底的工况，所述电阻率测量探头用于实时测量地层的电阻率，便于对地层岩性进行初步的判断，所述温度传感器、所述压力传感器、所述振动加速度计、所述扭矩传感器、所述回转速度传感器和所述电阻率测量探头采集的数据汇集到所述监控系统，所述监控系统将数据发送到智能决策系统。
优选的，所述ChatGPT模块集成到随钻测量系统中，所述ChatGPT模块将数据传输至所述随钻测量系统中并通过所述随钻测量系统将数据传输至井上。
优选的，所述执行机构包括绞车、井底动力钻具和顶驱。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
(1)本发明提供的智能化定向取心系统不仅能够采集钻井参数、钻孔轨迹参数，还能够采集井底近钻头工程参数和定向岩心参数，为获取岩心岩性和井底钻具工况判断提供了有效的数据支撑。
(2)井底钻具采用模块化设计，机械机构简单，拆装方便，数据集成化程度高，便于钻具的维护与检修。
(3)智能决策系统能够根据采集的信息进行钻井轨迹的自主化规划，能够提高目标区域高品位含矿(含油气)岩心的获取。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的智能化定向取心系统的原理图；
图2为本发明实施例提供的钻具的一部分结构示意图；
图3为本发明实施例提供的钻具的另一部分结构示意图；
图4为图3中A-A向剖视图；
图中：1-绳索打捞组件；2-随钻测量系统；3-智能决策系统；4-定向接头；5-螺杆钻具；6-第一数据模块；7-测距仪；8-应变片；9-取心筒；10-温度传感器；11-压力传感器；12-振动加速度计；13-取心钻头；14-扭矩传感器；15-回转速度传感器；16-电阻率测量探头；17-岩心定向刻刀；18-第二数据模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种智能化定向取心系统，如图1所示，包括：智能决策系统3、执行机构、动态测量系统和监控系统；动态测量系统用于测量钻进参数、轨迹参数、井底工程参数和定向取心参数并将所测量的参数反馈到监控系统，监控系统对动态测量参数进行处理并输入智能决策系统3，智能决策系统3综合判断各测量参数并根据判断结果来智能控制执行机构进行相应的工作。
在下井前通过接口向智能决策系统3输入人工指令，输入内容至少包括钻井设计轨迹、各测量参数的安全范围。
其中，智能决策系统3用于判断测量参数是否在安全范围内，如果超过安全范围极限，及时向井口操作人员传递报警信号，提醒钻井人员将井底钻具提到地表进行维修作业，如果井底钻具工作状态良好，首先要将实际钻进轨迹参数与设计轨迹参数进行对比，两者的误差在允许范围内时，不用进行钻井轨迹调整，此时控制执行机构开展定向取心作业，如果实际钻进轨迹参数与设计轨迹参数偏差较大，超出设计允许误差范围，此时需要通过执行机构来调整钻井轨迹，具体的，通过复合钻进或者滑动钻进来调整钻井轨迹。此过程主要通过执行机构中的顶驱(转盘)或井底动力钻具来提供动力。
本发明提供的智能化定向取心系统中的动态测量系统能够测量井底工程参数和定向取心参数，智能决策系统3综合判断各测量参数并根据判断结果来智能控制执行机构进行相应的工作，解决了现有定向取心钻具岩心参数获取少、井底钻具损坏处理不及时等难题。
于一些实施例中，定向取心参数包括进心长度、岩心定向标记、地层电阻率及岩心筒应力。其中，进心长度作为判断岩心在岩心筒内是否堵塞的重要指标。岩心定向标记是将进入岩心筒内的岩心进行打标，用于判断岩心在地下三维空间的位置。地层电阻率是判断岩心岩性特征的重要参数，如发现异常，智能决策系统3可自主规划钻井轨迹，便于获取更多异常地层岩心，提高目标区域找矿命中率。岩心筒应力主要用于检测岩心筒在定向造斜段的工作应力，作为判断岩心筒是否损坏的重要依据。
钻进参数包括井深、钻压、转速、泥浆泵排量和泵压等。
轨迹参数包括井斜角、方位角和工具面角。
井底工程参数包括钻头回转扭矩、钻头回转速度、近钻头振动加速度、井底温度和井底压力。
于一些实施例中，如图2～图4所示，动态测量系统包括测距仪7和应变片8，测距仪7安装于钻具内取心筒9的上端，用于测量岩心进入取心筒9的长度，靠近取心筒9的上端的内壁上安装有应变片8，应变片8用于监测取心筒9在定向造斜段取心过程中的应力变化，测距仪7和应变片8采集的数据传输至监控系统，监控系统将数据发送到智能决策系统3，取心筒9的下端安装有岩心定向刻刀17，岩心定向刻刀17在岩心上标记刻痕，便于获取岩心后进行岩心定向。
于一些实施例中，如图2～图4所示，动态测量系统包括设置于钻具底部取心钻头13上的温度传感器10、压力传感器11、振动加速度计12、扭矩传感器14、回转速度传感器15和电阻率测量探头16，温度传感器10、压力传感器11、振动加速度计12、扭矩传感器14和回转速度传感器15用于监测取心钻头13在井底的工况，电阻率测量探头16用于实时测量地层的电阻率，便于对地层岩性进行初步的判断，温度传感器10、压力传感器11、振动加速度计12、扭矩传感器14、回转速度传感器15和电阻率测量探头16采集的数据汇集到监控系统，监控系统将数据发送到智能决策系统3。
于一些实施例中，智能决策系统3为ChatGPT模块。
于一些实施例中，监控系统对动态测量参数进行筛选、比较和处理后传输至智能决策系统3。监控系统包括第一数据模块6和第二数据模块18，第一数据模块6靠近测距仪7和应变片8设置并用于接收测距仪7和应变片8所传递来的数据信息，第二数据模块18靠近取心钻头13设置并用于接收各传感器的数据信息。
于一些实施例中，执行机构包括绞车、井底动力钻具和顶驱。智能决策系统3与绞车、井底动力钻具和顶驱通信连接并控制三者的工作状态，顶驱也可由井口转盘替代。
于一些实施例中，钻具上还设置有绳索打捞组件1、定向接头4和随钻测量系统2，随钻测量系统2也称作MWD。
其中绳索打捞组件1、随钻测量系统2、定向接头4、螺杆钻具5、取心筒9通过螺纹顺次连接起来，ChatGPT模块集成到随钻测量系统2中，ChatGPT模块将数据传输至随钻测量系统2中并通过随钻测量系统2将数据传输至井上。
注：螺杆钻具5是井底动力钻具的一种，主要功能是为钻头回转提供动力。井底动力钻具是钻具(井底钻具)的一部分。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种智能化定向取心系统，其特征在于：包括：智能决策系统、执行机构、动态测量系统和监控系统；所述动态测量系统用于测量钻进参数、轨迹参数、井底工程参数和定向取心参数并将所测量的参数反馈到所述监控系统，所述监控系统对动态测量参数进行处理并输入所述智能决策系统，所述智能决策系统综合判断各测量参数并根据判断结果来智能控制所述执行机构进行相应的工作。
2.根据权利要求1所述的智能化定向取心系统，其特征在于：所述智能决策系统用于判断测量参数是否在安全范围内，如果超过安全范围极限，及时向井口操作人员传递报警信号，提醒钻井人员将井底钻具提到地表进行维修作业，如果井底钻具工作状态良好，首先要将实际钻进轨迹参数与设计轨迹参数进行对比，两者的误差在允许范围内时，不用进行钻井轨迹调整，此时控制所述执行机构开展定向取心作业，如果实际钻进轨迹参数与设计轨迹参数偏差较大，超出设计允许误差范围，此时需要通过所述执行机构来调整钻井轨迹。
3.根据权利要求1所述的智能化定向取心系统，其特征在于：所述定向取心参数包括进心长度、岩心定向标记、地层电阻率及岩心筒应力。
4.根据权利要求1所述的智能化定向取心系统，其特征在于：所述定向取心参数异常时，所述智能决策系统自主规划钻井轨迹以获取更多异常地层岩心。
5.根据权利要求1所述的智能化定向取心系统，其特征在于：所述智能决策系统包括ChatGPT模块，在下井前通过接口向所述ChatGPT模块输入人工指令，输入内容至少包括钻井设计轨迹、各测量参数的安全范围。
6.根据权利要求3所述的智能化定向取心系统，其特征在于：所述动态测量系统包括测距仪和应变片，所述测距仪安装于钻具内取心筒的上端，用于测量岩心进入取心筒的长度，靠近所述取心筒的上端的内壁上安装有所述应变片，所述应变片用于监测所述取心筒在定向造斜段取心过程中的应力变化，所述测距仪和所述应变片采集的数据传输至所述监控系统，所述监控系统将数据发送到智能决策系统，所述取心筒的下端安装有岩心定向刻刀，所述岩心定向刻刀在岩心上标记刻痕，便于获取岩心后进行岩心定向。
7.根据权利要求1所述的智能化定向取心系统，其特征在于：所述动态测量系统包括设置于钻具底部取心钻头上的温度传感器、压力传感器、振动加速度计、扭矩传感器、回转速度传感器和电阻率测量探头，所述温度传感器、所述压力传感器、所述振动加速度计、所述扭矩传感器和所述回转速度传感器用于监测所述取心钻头在井底的工况，所述电阻率测量探头用于实时测量地层的电阻率，便于对地层岩性进行初步的判断，所述温度传感器、所述压力传感器、所述振动加速度计、所述扭矩传感器、所述回转速度传感器和所述电阻率测量探头采集的数据汇集到所述监控系统，所述监控系统将数据发送到智能决策系统。
8.根据权利要求1所述的智能化定向取心系统，其特征在于：所述执行机构包括绞车、井底动力钻具和顶驱。
9.根据权利要求5所述的智能化定向取心系统，其特征在于：所述ChatGPT模块集成到随钻测量系统中，所述ChatGPT模块将数据传输至所述随钻测量系统中并通过所述随钻测量系统将数据传输至井上。
CN202311647787.6A 2023-12-05 2023-12-05 一种智能化定向取心系统 Pending CN117536570A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311647787.6A CN117536570A (zh) 2023-12-05 2023-12-05 一种智能化定向取心系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311647787.6A CN117536570A (zh) 2023-12-05 2023-12-05 一种智能化定向取心系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117536570A true CN117536570A (zh) 2024-02-09

Family

ID=89791717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311647787.6A Pending CN117536570A (zh) 2023-12-05 2023-12-05 一种智能化定向取心系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117536570A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117759222A (zh) * 2024-02-22 2024-03-26 金钻石油机械股份有限公司 石油钻机自动送钻控制系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117759222A (zh) * 2024-02-22 2024-03-26 金钻石油机械股份有限公司 石油钻机自动送钻控制系统
CN117759222B (zh) * 2024-02-22 2024-05-07 金钻石油机械股份有限公司 石油钻机自动送钻控制系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11434743B2 (en) Automated directional drilling apparatus and methods
CN105041210B (zh) 基于滑动导向钻井闭环控制的钻机系统及钻井方法
EP2404031B1 (en) Drilling control method and system
US7044239B2 (en) System and method for automatic drilling to maintain equivalent circulating density at a preferred value
EP2834461B1 (en) Drilling control and information system
CA2931099C (en) Closed-loop drilling parameter control
US11512578B2 (en) Downhole active torque control method
WO2009039453A2 (en) Directional drilling control
WO2020055911A1 (en) System and method for optimizing drilling with a rotary steerable system
CN117536570A (zh) 一种智能化定向取心系统
RU67635U1 (ru) Автоматизированная система управления проводкой наклонных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин - "траектория"
CN109138836A (zh) 一种智能钻井系统及方法
CN103195405A (zh) 指向式旋转导向执行机构心轴位移矢量控制系统及方法
US20190234148A1 (en) Flexible collar for a rotary steerable system
US11199082B2 (en) Sensor integrated drill bit and method of drilling employing a sensor integrated drill bit
US11725494B2 (en) Method and apparatus for automatically modifying a drilling path in response to a reversal of a predicted trend
CN113756715B (zh) 一种工程勘察车及数据采集系统
CN114718549A (zh) 一种地面、井下一体化的钻井实时优化系统

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