[发明专利]一种弯外壳螺杆钻具组合智能定向闭环调控方法及系统

权利要求书

1.一种弯外壳螺杆钻具组合智能定向闭环调控方法，其特征在于，包括滑动/复合钻进模式智能切换控制和工具面智能调控，其中，

所述滑动/复合钻进模式智能切换控制，以单根或立柱为控制对象，智能设计待钻单根或立柱的滑动/复合钻进长度和二者间的切换方案并由自动化执行机构执行，实现滑动/复合钻进间的智能切换；

所述工具面智能调控，包括改变钻压调控工具面和井口旋转钻柱调控工具面，在工具面调控前，智能设计工具面调控参数并由自动化执行机构执行，实现工具面的智能闭环调控。

2.如权利要求1所述的一种弯外壳螺杆钻具组合智能定向闭环调控方法，其特征在于，所述滑动/复合钻进模式智能切换控制包括以下步骤：

S11：以MWD两次轨迹测量间隔为基准，将邻井和当前井已钻井段数据进行分组；

S12：根据已分组的每组数据，构建并训练弯外壳螺杆钻具滑动/复合混合钻进井段的造斜率智能预测模型；

S13：采用训练好的造斜率智能预测模型预测待钻单根或立柱的造斜率；

S14：通过调整待钻单根或立柱的滑动钻进比例数据，得到待钻单根或立柱的最佳滑动钻进比例，并进行滑动钻进和复合钻进。

3.如权利要求2所述的一种弯外壳螺杆钻具组合智能定向闭环调控方法，其特征在于，步骤S12具体为：将已分组的每组数据采用纵横弯曲连续梁法和极限曲率法，分别计算出弯外壳螺杆钻具滑动钻进和复合钻进模式下的钻头侧向力和极限曲率，并结合井眼轨迹数据、滑动钻进比例作为GA-BP神经网络的输入参数，以井眼轨迹实际曲率作为输出参数，拟合输入参数与输出参数之间的关系，构建并训练弯外壳螺杆钻具滑动/复合混合钻进井段的造斜率智能预测模型。

4.如权利要求2所述的一种弯外壳螺杆钻具组合智能定向闭环调控方法，其特征在于，步骤S13具体为：造斜率智能预测模型达到预设精度要求后，以单根或立柱为控制对象，以设计的井眼轨道数据和滑动/复合钻进钻压为基础参数，采用纵横弯曲连续梁法和极限曲率法分别计算出待钻单根或立柱滑动钻进和复合钻进模式下的钻头侧向力和极限曲率，再结合设计井眼轨道数据，通过预设单根或立柱的滑动钻进比例数据，采用训练好的造斜率智能预测模型预测待钻单根或立柱的造斜率。

5.如权利要求2所述的一种弯外壳螺杆钻具组合智能定向闭环调控方法，其特征在于，步骤S14具体为：通过调整待钻单根或立柱的滑动钻进比例数据，当造斜率智能预测模型预测结果与设计井眼轨道曲率一致时，得到待钻单根或立柱的最佳滑动钻进比例，此后，待钻单根或立柱先进行滑动钻进，完成设计的滑动钻进进尺后再转为复合钻进，自动化执行机构获取并自动执行待钻单根或立柱的滑动/复合钻进模式切换方案。

6.如权利要求1所述的一种弯外壳螺杆钻具组合智能定向闭环调控方法，其特征在于，所述工具面智能调控包括如下步骤：

在钻头提离井底调整工具面模式下，基于工具面调整完成后正常滑动钻进时的设定钻压，通过获取反扭角与钻压或立管压差间的关系，以及获取井口钻柱旋转角度与井下工具面变化值之间的关系，完成钻头提离井底模式下的工具面调控；

在钻头接触井底调整工具面模式下，根据当前钻压与正常滑动钻进时设定钻压区间的差值，通过获取反扭角与钻压或立管压差间的关系，以及获取井口钻柱旋转角度与井下工具面变化值之间的关系，完成钻头提离井底模式下的工具面调控。

7.如权利要求6所述的一种弯外壳螺杆钻具组合智能定向闭环调控方法，其特征在于，所述获取反扭角与钻压或立管压差间的关系包括如下步骤：

S21：利用邻井和当前井已钻井段的井眼轨迹、井身结构、钻具组合、钻井液数据、钻压变化值或立压变化值、钻压或立压变化后的螺杆钻具反扭角变化数据，采用钻柱动力学模型反演出弯外壳螺杆钻具反扭矩与钻压变化值或立压变化值之间的关系；

S22：在已知钻压或立压变化值前提下，通过钻柱动力学模型计算出弯外壳螺杆钻具的反扭角变化值，或在已知弯外壳螺杆钻具的反扭角变化值前提下，通过钻柱动力学模型反演出钻压或立压变化值。