[发明专利]一种定向钻井地面控制系统、方法及装置

说明书

本发明提供了一种定向钻井地面控制系统、方法及装置，其中，系统包括：信息采集模块、通讯模块、控制模块；信息采集模块设置于地面，用于采集地面处钻柱的旋转参数数据；通讯模块连接井下设备，用于收集井下设备的钻井参数数据；控制模块，用于根据所述地面处钻柱的旋转参数数据及井下设备的钻井参数数据确定正反向旋转参数，根据所述正反向旋转参数控制钻柱进行正反向的往复旋转，其中，正反向的旋转角度小于或等于使井下工具面转动的最小角度。本发明能够将钻柱与井壁之间的静摩擦力转换为动摩擦力，大大降低钻柱与井壁间的摩阻，实现减少泥浆马达时效，降低滑动钻进作业时间，提高钻井机械钻速的效果。

技术领域

本发明涉及石油钻井领域，尤其涉及一种定向钻井地面控制系统、方法及装置。

背景技术

钻井作业中，定向井和水平井进行定向钻井作业时，大多数采用泥浆马达实施钻进。定向钻井在滑动钻进时，是由泥浆马达带动钻头旋转，泥浆马达以上的钻柱处于静止状态。在曲线段和水平段钻井时，曲线段和水平段的钻柱与井壁接触，导致钻柱与井壁间产生静摩擦力。地面对钻头施加的压力，首先需要克服钻柱与井壁间的静摩擦力后，才能施加在钻头上，随着井深和井况复杂程度的增加，静摩擦力也会随之增加，甚至造成地面的压力无法施加在钻头上。同时，静摩擦力也会对泥浆马达工具面的调整和控制，带来很多困难。静摩擦力的增加，是导致泥浆马达失速，滑动钻进作业时间延长，作业成本增加的主要原因，目前尚无更好的解决方法。

发明内容

本发明用于解决现有泥浆马达实施定向钻井时，钻柱与井壁之间存在静摩擦力，且静摩擦力会随着井深和井况复杂程度增加，静摩擦力的增加会导致泥浆马达失速、滑动钻进作业延长的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供一种定向钻井地面控制系统，包括：信息采集模块、通讯模块、控制模块；

所述信息采集模块设置于地面，用于采集地面处钻柱的旋转参数数据；

所述通讯模块连接井下设备，用于收集井下设备的钻井参数数据；

所述控制模块，用于根据所述地面处钻柱的旋转参数数据及井下设备的钻井参数数据确定正反向旋转参数，根据所述正反向旋转参数控制钻柱进行正反向的往复旋转，其中，正反向的旋转角度小于或等于使井下工具面转动的最小角度。

进一步实施例中，定向钻井地面控制系统还包括交互模块，用于显示所述地面处钻柱的旋转参数数据及井下设备的钻井参数数据，以使用户根据所述地面处钻柱的旋转参数数据及井下设备的钻井参数数据输入正反向旋转参数。

进一步实施例中，所述信息采集模块包括：钻柱角度传感器，用于采集地面处钻柱的旋转角度数据。

进一步实施例中，所述井下设备的钻井参数包括：井下设备的悬重数据、泵压数据、井斜数据、井深数据以及井下工具面数据。

进一步实施例中，所述控制模块在确定正反向旋转参数之前还用于：

根据所述井下工具面数据调整相对零点，根据调整后的相对零点控制钻柱旋转。

进一步实施例中，所述控制模块根据所述井下工具面数据调整相对零点的过程包括：

比较井下工具面与目标值，若所述井下工具面等于所述目标值，则不用调整所述相对零点，若所述井下工具面大于所述目标值，则反向调整所述相对零点，若所述井下工具面小于所述目标值，则正向调整所述相对零点。

进一步实施例中，所述控制模块根据所述正反向旋转参数控制钻柱进行正反向的往复旋转的过程包括：

步骤210，根据所述正反向旋转参数控制钻柱按正方向旋转，当钻柱旋转至变换方向位置时，停止第一时间段，停止时间到后进入步骤220；