[发明专利]一种泥浆驱动旋转导向钻井控制系统

权利要求书

1.一种泥浆驱动旋转导向钻井控制系统，其特征在于：由钻头(1)、电磁节流阀(2)、径向推力机构(3)、旋转导向工具(4)、旋转导向工具内部泥浆通道(5)、泥浆脉冲发射器(6)、环空(7)、上接头(8)、钻杆(9)、电池/发电机(10)、电源管理模块(11)、CPU(11)、测量模块(13)、放大控制器组A(14-1)、电磁减压阀(15)、控制阀组A(16-1)组成，所述：电磁节流阀(2)安装在钻头(1)和旋转导向工具(4)之间，可控制旋转导向工具内部泥浆通道(5)内高压泥浆的压力，进而控制控制阀组A(16-1)的泥浆压力；所述：旋转导向工具内部泥浆通道(5)与控制阀组A(16-1)之间串联电磁减压阀(15)，用于控制控制阀组A(16-1)高压泥浆压力；所述：1～4个径向推力机构(3)左液压腔(307)分别并联1～4个二位二通电磁插装阀A(17)，并与环空(7)连接；所述：1～4个径向推力机构(3)右液压腔(308)分别并联1～4个二位二通电磁插装阀B(18)，并与电磁减压阀(15)连接；所述：二位二通电磁插装阀A(17)和二位二通电磁插装阀B(18)所组成的控制阀组A(16-1)由放大控制器组A(14-1)进行控制；所述：测量模块(13)由陀螺仪(13-1)、磁通量测量仪(13-2)、重力加速度计(13-3)、泥浆脉冲控制器(13-4)、存储器(13-5)、管内压力传感器(13-6)、管外压力传感器(13-7)组成。

2.根据权利要求1所述的一种泥浆驱动旋转导向钻井控制系统，其特征在于：二位二通电磁插装阀A(17)为断电常闭二位二通电磁插装阀，二通电磁插装阀B(18)为断电常开二位二通电磁插装阀，确保断电状态或测控电路故障情况下，左液压腔(307)与环空(7)中的低压泥浆保持连接状态，并与旋转导向工具内部泥浆通道(5)中的高压泥浆保持断开状态，确保在弹簧(302)的弹力作用下将活塞(303)左移，进而促使推力块(305)收缩，减小井下卡钻风险；同时，也可减小非导向钻井作业中对电能的消耗，以延长旋转导向钻井系统井下服务时间。

3.根据权利要求1所述的一种泥浆驱动旋转导向钻井控制系统，其特征在于：1个径向推力机构(3-1-1)由1～4个并联的二位二通电磁插装阀A(17)和1～4个并联的二位二通电磁插装阀B(17)所组成的控制阀组D(16-4)进行控制，以提高左液压腔(307)和右液压腔(308)进出液速度，进而提高径向推力机构D(3-2-1)的伸缩频率，提高旋转导向控制精度和转速，实现高精度高转速钻井，同时可减小任意1个小二位二通电磁插装阀A(17)或二位二通电磁插装阀B(18)故障、堵塞等失效风险；所述：控制阀组D(16-4)配备与插装阀相同数量的放大控制器(14)1个二位二通电磁插装阀A(17)或二位二通电磁插装阀B(18)对应1个放大控制器(14)；或：1～4个并联的二位二通电磁插装阀A(17)配备1个放大控制器(14)，1～4个并联的二位二通电磁插装阀B(18)配备1个放大控制器(14)，减小放大控制器(14)的数量，提高同步性。

4.根据权利要求1所述的一种泥浆驱动旋转导向钻井控制系统，其特征在于：二位二通电磁插装阀A(17)、二位二通电磁插装阀B(18)可由二位三通电磁插装阀(19)代替；所述：二位三通电磁插装阀(19)的机能为：断电时T口与左液压腔(307)连接，确保在弹簧(302)的弹力作用下将活塞(303)左移，进而促使推力块(305)收缩，减小井下卡钻风险；同时，也可减小非导向钻井作业中对电能的消耗，以延长旋转导向钻井系统井下服务时间。

5.根据权利要求1所述的一种泥浆驱动旋转导向钻井控制系统，其特征在于：当采用右液压缸(308)代替弹簧(302)时，可实现活塞(303)全液压左右运动，1～4个径向推力机构(3-1-1)中的活塞(303)左右运动由二位四通电磁插装阀(20)所组成的控制阀组C(16-3)控制；所述：二位四通电磁插装阀(20)为断电时P口与右液压腔(308)连接、T口与左液压腔(307)连接，此时活塞(303)右液压腔(308)为高压、左液压腔(307)为低压，确保活塞(303)左移，进而促使推力块(305)收缩，减小井下卡钻风险；同时，也可减小非导向钻井作业中对电能的消耗，以延长旋转导向钻井系统井下服务时间。