[发明专利]一种自动防碰钻井系统

摘要

本发明公开了一种自动防碰钻井系统，该自动防碰钻井系统包括振动传感器模块、数据采集分析器模块、钻头控制模块、数据信号发射器模块，所述数据采集分析器模块与所述振动传感器模块相连接，所述数据信号发射器模块与所述数据采集分析器模块和所述钻头控制模块相连接，所述钻头控制模块设置在钻头上，用于控制钻头的行进方向。本发明不需要增加高精尖设备，不影响其它钻井工序的实施；可在不影响随钻测量的前提下精确、快速、直接的控制钻头行为，从而保障快速及时的对邻井防碰做出反应及调整，增大了钻井作业的安全性。

主权项

一种自动防碰钻井系统，其特征在于，该自动防碰钻井系统采用以下方法实现防碰：步骤一、采用三维动画的建模方法建立三维钻井图形实体模型库；步骤二、输入老井的轨道及新井的轨道数据，生成三角网数字地面模型，三角网数字地面模型与老井的轨道及新井的轨道数据结合生成具有约束条件的地面模型及钻井轨道模型；步骤三、根据目标储层的地震资料和地质资料的分析处理结果，确定所述目标储层中水平井段中地质突变的预测区域，当所述水平井段中的钻井钻头到达预测区域时，根据获取的随钻地质资料，确定所述地质突变在所述预测区域中的位置和所述地质突变的类型；步骤四、基于实钻轨迹最后两测点的测斜数据，计算末测段的轨迹特征参数，所述测斜数据为井深、井斜角、方位角，所述轨迹特征参数用于表征最后测段的轨迹形状；步骤五、基于实钻轨迹末测段的轨迹特征参数，采用外推法计算井底点的轨迹参数，所述轨迹参数包括井斜角、方位角和空间坐标；步骤六、确定对新井产生影响的直径范围，将新井周围影响区域外的井位剔除；步骤七、建立通用的靶平面方程以及靶点坐标系与井口坐标系之间的坐标转换关系，以适用于各种井型的靶平面；步骤八、基于所述井底点的轨迹参数和井段长度，预测入靶方向并校核是否满足工程要求，所述入靶方向包括入靶井斜角和方位角；步骤九、监测邻井套管端口的振动，并采集振动信号，根据所述振动信号的强度，计算钻井钻头与领井套管的最近距离；步骤十、根据所述地质突变的位置和地质突变类型、气侵位置、环空循环压耗、预测入靶方向调整钻井钻头的钻进方向；步骤十一、进行轨道碰撞扫描，并求出碰撞结果；先确定预设安全井距然后进行轨道碰撞扫描，采用水平扫描法、法面扫描法和最小距离法，在新井轨道的直井段采用水平扫描法，在新井轨道的斜井段与同方向井之间采用法面扫描法，与异方向井之间采用水平面扫描法，当上述扫描结果井间距离小于安全井距的1.5倍时换用最小距离法进行计算，得出井间最小距离，当扫描到的井间最小距离在安全井距的1.5倍以上时再换回用平面扫描法或法面扫描法进行扫描，对扫描结果小于安全井距的轨道距离进行显示；所述自动防碰钻井系统包括振动传感器模块、数据采集分析器模块、钻头控制模块、数据信号发射器模块，所述数据采集分析器模块与所述振动传感器模块相连接，所述数据信号发射器模块与所述数据采集分析器模块和所述钻头控制模块相连接，所述钻头控制模块设置在钻头上，用于控制钻头的行进方向；所述振动传感器模块用于监测邻井套管端口的振动，并将采集到的振动信号传递至所述数据采集分析器模块，所述数据采集分析器模块用于根据所述振动信号的强度，计算钻井钻头与领井套管的最近距离，所述数据信号发射器模块在所述最近距离小于安全距离时，发射预警信号至所述钻头控制模块，所述钻头控制模块控制钻头自动避开障碍，开启自动防碰功能；所述的振动传感器模块安装于邻井井口的套管端口，所述的振动传感器模块包括压电式加速度传感器；所述的数据采集分析器模块包括放大器、减法器、积分器、比较器、数模转换器和滤波器，所述放大器的输出端与减法器的正输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述减法器的负输入端连接，所述减法器的输出端与积分器的输入端连接，所述积分器的输出端与所述比较器的输入端连接，所述比较器的输出端与数模转换器的输入端以及滤波器的输入端相连接；所述的钻头控制模块包括信号接收装置、控制主机、显示屏、电源装置和报警装置；所述的显示屏包含显示面板、单元层、粘接层，所述单元层设置在所述显示板的外侧，所述粘接层设置在所述显示面板和所述单元层之间，其中，所述粘接层的粘接于所述显示面板的粘接面的第一边缘和所述粘接层的粘接于所述单元层的粘接面的第二边缘沿粘接面方向相互移位。