[实用新型]一种用于垂直钻井工具的实时测量与自动控制系统

说明书

本实用新型公开了一种用于垂直钻井工具的实时测量与自动控制系统，包括电源管理单元、井下参数测量单元、运算控制单元、液压执行机构、脉冲信号传输单元和地面监测单元；井下参数测量单元和液压执行机构均连接到运算控制单元；运算控制单元依次通过电源管理单元、脉冲信号传输单元连接到地面监测单元；该用于垂直钻井工具的实时测量与自动控制系统可以实时监测井下参数及钻井工具工作状态，且在钻井工具出现偏差时进行自动纠斜，从而大幅节约钻井成本、降低施工风险、提高钻井速度。

技术领域

本实用新型涉及钻井技术领域，特别涉及一种用于垂直钻井工具的实时测量与自动控制系统。

背景技术

垂直钻井工具主要应用于解决高陡构造、大倾角地层等易斜地层的防斜问题，能够有效提高钻井速度和油气采收率，降低钻井成本，在塔里木油田、青海油田及国内其他油田区块具有巨大的市场需求及广阔的市场前景。测量与控制系统是垂直钻井工具的大脑和核心，是垂钻工具实现自动纠斜、井下参数测量及上传，地面实时监测井下工具工作状态的关键，也是垂钻系统进行正常垂直钻井技术服务的决定性因素。

目前，国际上多家公司研制的应用于钻井工具的测量与控制系统虽然取得了巨大突破并成功应用于垂直钻井技术服务，但仍需与MWD测量系统配套使用通过定点测量的方式来实现井下参数的监测，不仅大幅度增加了钻井成本，同时也不利于提高钻井速度，并且由于在钻进过程中无法实时监测井下数据，给钻井施工带来了一定风险。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于垂直钻井工具的实时测量与自动控制系统。

为此，本实用新型技术方案如下：

一种用于垂直钻井工具的实时测量与自动控制系统，包括电源管理单元、井下参数测量单元、运算控制单元、液压执行机构、脉冲信号传输单元和地面监测单元；井下参数测量单元和液压执行机构均连接到运算控制单元；运算控制单元依次通过电源管理单元、脉冲信号传输单元连接到地面监测单元；电源管理单元为井下参数测量单元、运算控制单元、液压执行机构和脉冲信号传输单元提供电力支持。

进一步的，所述电源管理单元包括泥浆发电机、全波整流桥、宽电压输入稳压模块、触点式环形滑轨连接器和直流-直流转换模块；泥浆发电机依次通过全波整流桥、宽电压输入稳压模块和触点式环形滑轨连接器连接到直流-直流转换模块。

进一步的，所述的宽电压输入稳压模块上设有电压电流检测电路和过压过流保护电路；电压电流检测电路对宽电压输入稳压模块的输出进行不间断测量，并将测量信息传送到过压过流保护电路；过压过流保护电路根据电压电流检测电路发送的测量信息控制宽电压输入稳压模块的关断。

进一步的，所述的直流-直流转换模块包括48V直流-直流转换模块、±12V 直流-直流转换模块、5V直流-直流转换模块。

进一步的，所述的井下参数测量单元包括X轴加速度计、Y轴加速度计、Z 轴加速度计、导向压力传感器、井底压力传感器、温度传感器、滤波电路、运算放大电路、A/D采样电路；X轴加速度计、Y轴加速度计、Z轴加速度计、导向压力传感器、井底压力传感器、温度传感器均依次通过滤波电路、运算放大电路连接到A/D采样电路；A/D采样电路连接到运算控制单元。

进一步的，所述的液压执行机构包括电机驱动电路、直流无刷电机、油泵、储油容器、高压囊、电磁阀驱动电路、高压阀门、低压阀门、电磁阀组、活塞组、推靠器组；电机驱动电路用来驱动直流无刷电机带动油泵旋转；油泵上连接有储油容器和高压囊，油泵将储油容器中的油泵入高压囊中；高压囊连接到高压阀门的进油口，高压阀门的出油口同时连接到低压阀门的进油口和电磁阀组的四个电磁阀上；低压阀门的出油口通过管道连接到储油容器；电磁阀驱动电路驱动电磁阀组来驱动活塞组和与活塞组连接的推靠器组运动。