[发明专利]一种微小井眼连续油管定向工具控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种微小井眼连续油管定向工具控制系统，所述定向工具的旋转外筒（1）经圆锥滚子轴承（2）旋转安装于主体上，该控制系统包括液压回路和控制回路，控制回路包括顺次连接的压力传感器（3）、滤波器（4）、上单片机（5）、下单片机（6）、三极管（7）和继电器（8），下单片机（6）上连接有陀螺仪（9），压力传感器（3）的感应头伸入定向工具的泥浆通道（10）内；液压回路包括二位四通换向阀（11），二位四通换向阀（11）的电磁阀与继电器（8）的输出端电连接；它还公开了定向工具的控制方法。本发明的有益效果是：能够实现远程无线控制定向工具、双液压缸驱动、泥浆作为动力源、大大节省了能源。

技术领域

本发明涉及连续油管钻井定向工具领域，特别是一种微小井眼连续油管定向工具控制系统及方法。

背景技术

连续油管钻井技术因其成本低、操作简单、污染小、占地面积窄的特点在国内外有着广泛的应用前景，其主要应用于微小井眼（不大于88.9mm）钻井中。然而由于连续管柱的不可旋转性，必须采用井下定向的方法来调整钻具工具面角度。目前，贝克休斯、威德福及斯伦贝谢等国外油服公司已经将连续油管钻井定向工具成熟应用，但由于国外几大油服公司对国内采取了严格的技术保密措施，国内还未见连续油管钻井定向工具现场使用的报道。

连续油管钻井定向工具主要分为3类：电驱动、电液驱动及纯液驱动式。国外成熟运用的连续油管钻井定向器有：Sperry-Sun液压定向器、Weatherford液压定向器、Schlumberger液压定向器、Schlumberger电驱动定向器、Baker Hughes定向器、Schlumberger电液定向器、Missouri电液定向器。国内关于连续油管定向工具尚处于理论设计阶段，李猛等人提出的连续管钻井电液定向器，夏炎等人提出的连续管液控定向工具，王春杰等人提出了一种连续管定向钻井正排量可控换向器。其中上述电驱动、电液驱动定向工具存在如下缺点：（1）需要下入外置电缆或置入外部电机，使得定向工具的设计难以小型化。（2）设计难度大、结构复杂、成本高。（3）电机在井下高温高压的环境下的发热问题难以解决。（4）电机输出扭矩较小，可能不足以驱动底部动力钻具。上述的纯液驱动定向工具存在如下缺点：（1）每次换向需暂定泵，频繁起下连续管柱，大大增加了辅助作业时间。（2）不适用于小井眼或微小井眼钻井中。（3）角度调整不精确，误差较大。中国专利2017100281051中公开了“一种微小井眼连续油管钻井反扭矩定向工具”，该工具采用纯液动控制方法，通过降低或升高泵压实现定向过程，工具面调整精度低、工作效率低。

发明内容

本发明克服现有的电液或纯电驱动的连续油管定向工具的缺陷即需外接电缆，微小井眼连续油管钻井过程中占用携岩泥浆通道，影响携岩效果；定向工具内置驱动电机导致尺寸大大增加，常规定向工具不适用于微小井眼钻井，同时电机易发热升温而导致电机失效；以及现有纯液连续油管定向工具辅助作业时间长、锁紧机构不可靠等缺点，提供一种能够实现远程无线控制定向工具、双液压缸驱动、泥浆作为动力源的微小井眼连续油管定向工具控制系统及方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种微小井眼连续油管定向工具控制系统，所述定向工具的旋转外筒经圆锥滚子轴承旋转安装于主体上，该控制系统包括液压回路和控制回路，所述控制回路包括顺次连接的压力传感器、滤波器、上单片机、下单片机、三极管和继电器，下单片机上连接有陀螺仪，压力传感器的感应头伸入定向工具的泥浆通道内；所述液压回路包括二位四通换向阀，二位四通换向阀的电磁阀与继电器的输出端电连接，二位四通换向阀的A口端、B口端分别与定向工具的左液压腔、右液压腔连通，二位四通换向阀的P口端、T口端分别与泥浆通道、环空连通。

所述的定向工具内设置有压力传感槽。

所述的压力传感槽内设置有压力传感器。

所述的控制系统控制微小井眼连续油管定向工具的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、从地面发射压力脉冲，钻井液经泥浆通道传输至压力传感槽内的压力传感器上；