[发明专利]基于井下机器人的弯螺杆造斜参数控制方法及系统

权利要求书

1.基于井下机器人的弯螺杆造斜参数控制系统，其特征在于，它包括行程轮(1)、钻压控制机器人(2)、减压阀(3)、电路放大器(4)、变频器(5)、计算电路(6)，所述钻压控制机器人(2)左端连接上部钻杆(7)，右端连接螺杆钻具(8)及钻头(9)，所述减压阀(3)连接在钻压控制机器人(2)液压回路中，所述电路放大器(4)、变频器(5)串联在计算电路(6)与减压阀(3)间；

其中，计算电路(6)根据所需调整的工具面角偏差Δω计算出所需的调整钻压ΔP_B大小，利用钻压P_B以及定量控制工具面角ω，c通过公式1拟合得到，表示螺杆钻具反扭角，°，M_M表示作用在螺杆钻具及弯接头中点集中反扭矩，N·m，G表示钢的剪切模量，Pa；L_M表示马达中点至上切点距离，m，J_ρM表示马达及弯接头的等效极惯性矩，m⁴，M_V表示直井段底面反扭矩，N·m，L_V表示垂直井段钻杆长度，m，J_ρV表示钻杆极惯性矩，m⁴，L_i表示增斜、稳斜、降斜井段钻杆长度，m，J_ρi表示各斜井段钻杆极惯性矩，m⁴，M_S表示各斜井段底部反扭矩，N·m，M_Fi表示各斜井段摩擦力矩，N·m，M_B表示钻头切削阻力力矩，N·m，D_B表示钻头直径，m，P_B表示钻压，N，λ表示系数，量纲1；

计算电路(6)根据当前造斜率偏差Δβ计算出一个工具面角ω波动区间，使钻压P_B上下波动，钻压波动则促使钻具扭矩M产生波动，扭矩波动促使工具面角ω产生波动，由此降低造斜率β；

计算电路(6)根据当前钻压波动状态，减小波动幅值或频率，以减小扭矩波动幅值和频率，进而减小工具面波动幅值θ和频率f，以提高造斜率β，其中，利用工具面角ω波动幅度θ控制造斜率β，具体如下：

假设造斜时工具面角ω不变，则井眼轨迹存在于方位角Φ所在的铅垂面内，当工具面角ω产生波动时，由公式3得到方位角Φ所在铅垂面内的曲率ρ，从而可根据造斜率偏差Δβ计算工具面角波动幅度θ；

式中：

ρ，方位角Φ所在铅垂面内的井眼曲率，量纲1；

θ，工具面角波动幅度，°；

y，方位角Φ所在的铅垂面内井眼轨迹方程；

y_ω，工具面内井眼轨迹方程；

由公式3可得，工具面角ω波动幅度θ越大，井眼轨迹曲率ρ越小，对应造斜率β越小，为控制造斜率β的同时防止轨迹过于弯扭，应根据需要设置工具面角波动频率f。