[发明专利]旋转导向工具致动器工具面控制

权利要求书

1.一种用于控制旋转导向系统的钻井方向的方法，所述系统具有可旋转轴环和由双稳态阀致动器枢接的套筒以控制所述钻井方向，所述方法包括：

确定旋转导向系统的轴环角速度；

随着每个双稳态阀在关闭状态与开启状态之间切换而对每个双稳态阀致动器建立过渡角间隔；和

使用所述轴环角速度和每个双稳态阀致动器的所述过渡角度以控制每个双稳态阀致动器的所需停歇角间隔。

2.根据权利要求1所述的方法，其还包括采用相对于所述可旋转轴环以90°偏移定位的四个双稳态阀致动器。

3.根据权利要求2所述的方法，其中使用包括以所需角度公差经由锁存逻辑触发所述四个双稳态阀致动器的开启状态和关闭状态。

4.根据权利要求1所述的方法，其中确定包括使用致动器工具面控制器以处理多个输入。

5.根据权利要求4所述的方法，其中确定包括处理轴环角位置估计、轴环角速率估计和多个附加参数。

6.根据权利要求1所述的方法，其还包括感测所述套筒的枢轴位置。

7.一种控制旋转导向系统中的致动器工具面的方法，其包括：

输入需求工具面；

估计轴环角位置和轴环角速率，以由致动器工具面控制器处理；和

基于所述轴环角位置、所述轴环角速率和所选择的参数而确定用于控制所述致动器工具面的多个致动器的启动时间。

8.根据权利要求7所述的方法，其中确定包括处理变量，所述处理变量包括目标工具面角度。

9.根据权利要求7所述的方法，其中确定包括处理变量，所述处理变量包括工具面停歇角度。

10.根据权利要求7所述的方法，其中确定包括处理变量，所述处理变量包括所述多个致动器的启动角度公差。

11.根据权利要求7所述的方法，其中确定包括处理变量，所述处理变量包括所述多个致动器的切换时间。

12.根据权利要求7所述的方法，其中确定包括确定双稳态致动器的启动时间。

13.根据权利要求12所述的方法，其中确定包括确定相对于彼此以90°偏移定位的四个双稳态致动器的启动时间。

14.根据权利要求12所述的方法，其还包括采用算法以避免不稳定的双稳态致动器切换，其是通过利用自动超速模式和低速模式，使得在轴环rpm阈值时所述双稳态致动器被致动，正如所述轴环正在以所述工具的运转规范内的稳定速度旋转。

15.根据权利要求14所述的方法，其中采用包括采用所述算法的浅井测试模式，其中所述双稳态致动器被自动置于低速模式，在所述低速模式中，所述双稳态致动器也被致动，正如即使当所述工具不旋转时，工具仍正在以稳定速率旋转。

16.根据权利要求15所述的方法，其中采用包括采用超速模式和低速模式以确保工具导向受控，使得在超速或低速情况期间，所述工具以其瞬时路径的切线钻井。

17.根据权利要求7所述的方法，其还包括通过操纵所述旋转导向系统而启动所述多个致动器以控制钻井的所需方向。

18.根据权利要求7所述的方法，其中估计包括使用子算法，其实现了基于增益匹配较差且dc偏置偏移的磁强计换能器的正交信号处理而评估工具面致动器启动时间算法的轴环角位置估计。

19.根据权利要求7所述的方法，其还包括采用致动器工具面控制算法，其可相对于工具面控制致动器中所包括的致动器数量而扩展。

20.一种在井筒的钻井期间控制钻井方向的方法，其包括：

采用旋转导向系统，其具有可绕接头链接的套筒以控制钻井方向；

将所述套筒与多个致动器链接；和

通过以下项控制所述多个致动器的每个致动器：

用致动器工具面控制器处理多个参数，其中处理包括采用算法，以评估所述多个致动器的每个致动器处的开启和关闭角工具面启动角度；和

基于所述多个参数而确定所述多个致动器的每个致动器的启动时间，以控制工具面角度。

21.根据权利要求20所述的方法，其中处理包括估计轴环角位置和轴环角速率。

22.根据权利要求20所述的方法，其还包括经由每个致动器的所述控制而沿着所需路径钻入分支井筒。