[发明专利]一种旋转导向井下测距装置及方法

说明书

本发明提供一种旋转导向井下测距装置及方法。本发明包括：壳体、控制模块、测量模块、通讯模块及用于为控制模块、测量模块、通讯模块供电的电源；壳体与旋转导向工具的支撑巴掌连接；控制模块、通讯模块及电源固定连接于壳体内部；测量模块位于壳体的外部，且与壳体固定连接；测量模块，包括：测量滚轮和角度位移传感器；测量滚轮旋转角度通过角度位移传感器来测量；控制模块对测量滚轮旋转角度进行滤波处理及判断分析，通过算法转换为钻井进尺信息；通讯模块将所述钻井进尺信息传输至旋转导向工具，旋转导向工具根据钻井进尺信息进行导向钻进。解决了现有技术中，由于控制信号向井下传输迟滞等干扰因素，影响导向钻进效率的技术问题。

技术领域

本发明涉及井下测量技术，尤其涉及一种旋转导向井下测距装置及方法，属于旋转导向钻井技术领域。

背景技术

20世纪90年代初国际上就开始研究旋转导向钻井技术，到20世纪90年代中期，已有美国、英国、德国、意大利、日本等5个国家的8家大公司掌握其工程应用和商业化技术服务市场。但这项技术总体上仍处于快速发展之中，国际竞争十分激烈。它的先进性、优越性、方向性足以表明它是当今世界钻井技术的重大革命。国外目前已推出多种旋转导向钻井系统，其中以BakerHughesAutoTrak系统、Schlumberger公司的PowerDrive系统、SperrySun公司的Geo－Plot统最具代表性。国内目前还没有成熟的旋转导向钻井工具进入工业应用。

旋转导向钻井系统(Rotary Steering Drilling System)属于国际尖端自动化钻井技术，是超深井、高难定向井、大位移井及水平井等高难度井钻进有效解决方法。旋转导向钻井技术是迈向自动化、智能化钻井的重要标志，是一种适合恶劣工作环境的高尖端技术。以井下闭环旋转导向钻井系统为核心的三维井眼轨迹控制钻井技术，代表了当今石油钻井工程的领先水平。国外在水平井、大位移井、大斜度井、三维多目标井中推广应用旋转导向钻井技术，既提高了钻井速度，减少了事故，也降低了钻井成本。旋转导向闭环钻井技术是今后井眼轨迹控制技术的发展方向。钻柱的连续旋转减少了摩阻，可以有更长的水平位移，具有更大的延伸能力；清洁井眼，减小卡钻的风险；无需起下钻调整工具面，提高了钻井效率；及时调整作业提高了控制的精度；导向时可使用最优钻压值，提高了机械钻速，发挥钻头最佳效能。

旋转导向钻井系统是相对滑动导向钻井技术而言的，它是指钻柱在全旋转的条件下对钻头轨迹进行控制，进而实现对井斜和方位的调整。该系统与随钻测量技术和井下控制技术相配合，通过井下、地面两个闭环环路及双向通讯技术，对井下测量信息进行实时反馈，进而在井下自动的调节工具的导向能力，实现导向钻井的闭环。与滑动导向方式相比，该方式调整井斜和方位更加灵活，轨迹控制精度也非常高。另外由于旋转摩擦阻力小于滑动摩擦阻力，因此钻井速度与钻井安全性也得到了提高，由此也提高了钻井效率和开发效益。

目前，旋转导向钻进距离主要通过地面指令控制，由于控制信号向井下传输迟滞等干扰因素，使井上操作人员工作难度大大增加并影响导向钻进效率。

发明内容

本发明的目的在于针对上述旋转导向钻进距离通过地面指令控制，由于控制信号向井下传输迟滞等干扰因素，使井上操作人员工作难度大大增加并影响导向钻进效率的技术问题，通过本发明的井下自主测距技术，可有效解决上述技术问题，以实现井下工具面小闭环控制基础上井下大闭环控制的效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：