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[發(fā)明專(zhuān)利]一種煤層氣導(dǎo)向鉆井測(cè)控裝置及其方法有效

專(zhuān)利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 202110588384.3 申請(qǐng)日: 2021-05-28
公開(kāi)(公告)號(hào): CN113107361B 公開(kāi)(公告)日: 2023-10-27
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 宋維強(qiáng);慕慧棟;張士川;沈?qū)毺?/a>;王春光;陳紹杰;孫雪 申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人: 山東科技大學(xué)
主分類(lèi)號(hào): E21B7/04 分類(lèi)號(hào): E21B7/04;E21B47/12;E21B47/00;E21B21/10
代理公司: 北京匯捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11531 代理人: 盛君梅
地址: 266590 山東*** 國(guó)省代碼: 山東;37
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 煤層氣 導(dǎo)向 鉆井 測(cè)控 裝置 及其 方法
【權(quán)利要求書(shū)】:

1.一種煤層氣導(dǎo)向鉆井測(cè)控裝置,其特征在于,包括:導(dǎo)向鉆進(jìn)時(shí)隨鉆鋌一同旋轉(zhuǎn)的測(cè)控裝置本體(1)、鉆井液分流裝置;所述測(cè)控裝置本體(1)的下部直接與鉆頭相接,上部與鉆鋌相接;

在所述測(cè)控裝置本體(1)靠近鉆鋌的一端設(shè)置有凹槽,在該凹槽內(nèi)設(shè)置有供電裝置、地質(zhì)信息探測(cè)裝置、中心處理器;在靠近鉆頭的一端設(shè)置有導(dǎo)向執(zhí)行機(jī)構(gòu);所述鉆井液分流裝置一端與鉆鋌內(nèi)部連通,另一端與導(dǎo)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)連通;

所述供電裝置用于給地質(zhì)信息探測(cè)裝置和中心處理器提供電能;

所述地質(zhì)信息探測(cè)裝置隨鉆柱一同旋轉(zhuǎn),用于探測(cè)和記錄360°井周的地質(zhì)信息;

所述中心處理器用于處理所述地質(zhì)信息探測(cè)裝置測(cè)取的信息,判斷當(dāng)前井眼軌跡的前進(jìn)趨勢(shì)是否與煤層的傾角/走向相吻合,進(jìn)而給出導(dǎo)向鉆進(jìn)的指令;

所述鉆井液分流裝置用于接收中心處理器給出的導(dǎo)向指令,分配鉆井液流量為導(dǎo)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供水力能量;

所述導(dǎo)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于根據(jù)中心處理器的導(dǎo)向指令控制鉆頭的鉆進(jìn)方向。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣導(dǎo)向鉆井測(cè)控裝置,其特征在于,沿所述測(cè)控裝置本體的周向分布有至少三套所述導(dǎo)向執(zhí)行機(jī)構(gòu),每個(gè)導(dǎo)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)設(shè)置有一個(gè)配套的鉆井液分流裝置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣導(dǎo)向鉆井測(cè)控裝置,其特征在于,所述鉆井液分流裝置包括與中心處理器信號(hào)連接的電磁閥(6)、鉆井液分流通道(10)、鉆井液容納腔(11);所述鉆井液分流通道的一端與鉆鋌內(nèi)部連通,并且安裝所述電磁閥(6)、另一端與鉆井液容納腔(11)連通;

所述導(dǎo)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在所述鉆井液容納腔(11)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤層氣導(dǎo)向鉆井測(cè)控裝置,其特征在于,所述導(dǎo)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括:伸縮機(jī)構(gòu)(8)、限位裝置(9);所述伸縮機(jī)構(gòu)(8)通過(guò)限位裝置(9)安裝在所述鉆井液容納腔(11)上。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤層氣導(dǎo)向鉆井測(cè)控裝置,其特征在于,所述伸縮機(jī)構(gòu)(8)為可伸縮活塞。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤層氣導(dǎo)向鉆井測(cè)控裝置,其特征在于,在伸縮機(jī)構(gòu)(8)與限位裝置(9)之間設(shè)置有密封裝置(7)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣導(dǎo)向鉆井測(cè)控裝置,其特征在于,所述地質(zhì)信息探測(cè)裝置包括地層放射性探測(cè)傳感器和聲波探測(cè)傳感器。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣導(dǎo)向鉆井測(cè)控裝置,其特征在于,所述供電裝置為整裝電池或者是鉆井液液力發(fā)電機(jī)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣導(dǎo)向鉆井測(cè)控裝置,其特征在于,所述地質(zhì)信息探測(cè)裝置與接入鉆頭處的距離為1±0.3m。

10.一種煤層氣導(dǎo)向鉆井測(cè)控方法,其特征在于,包括以下步驟:

(1)根據(jù)地質(zhì)信息探測(cè)裝置探測(cè)的地質(zhì)信息,確定煤層的放射性、孔隙度、滲透率、傾角以及頂板和底板巖層的自然放射性;

(2)中心處理器獲取所述地質(zhì)信息后,通過(guò)預(yù)編制的智能算法,優(yōu)化確定直井段深度、造斜段造斜率以及穩(wěn)斜段導(dǎo)向控制的啟動(dòng)策略及閥值;

(3)在預(yù)定井位根據(jù)步驟(2)中確定的直井段和造斜段的井身結(jié)構(gòu),使用所述煤層氣導(dǎo)向鉆井測(cè)控裝置完成穩(wěn)斜段之前的鉆井作業(yè)任務(wù);

(4)穩(wěn)斜段鉆進(jìn)過(guò)程中,由于煤層的厚度、傾角、以及煤巖和上下圍巖的自然放射性是變化的,需根據(jù)隨鉆測(cè)量信息進(jìn)一步優(yōu)化導(dǎo)向控制的啟動(dòng)策略和閥值,該過(guò)程默認(rèn)由井下中心處理器自動(dòng)完成,也可通過(guò)井下與地面間的雙向通訊系統(tǒng)由地面工程師修正;

(5)所述導(dǎo)向策略至少包括以下三種:一種是井眼前進(jìn)趨勢(shì)與煤層走向吻合時(shí),不提供導(dǎo)向力,維持當(dāng)前的鉆進(jìn)井斜和方位;一種是井眼有從頂板出煤層的趨勢(shì),導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的可伸縮活塞旋轉(zhuǎn)至井眼高邊時(shí)應(yīng)伸出以獲得向下的導(dǎo)向力;一種是井眼有從底板出煤層的趨勢(shì),導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的可伸縮活塞旋轉(zhuǎn)至井眼低邊時(shí)應(yīng)伸出以獲得向上的導(dǎo)向力;在井眼軌跡預(yù)設(shè)計(jì)時(shí),即應(yīng)結(jié)合煤層地質(zhì)信息、穩(wěn)斜段延伸長(zhǎng)度和導(dǎo)向測(cè)控裝置的工作原理,盡量減少穩(wěn)斜段調(diào)整井斜方位的次數(shù),光滑的井眼有利于降本增效;

(6)電磁閥接收中心處理器的指令,并調(diào)整閥門(mén)的開(kāi)度以控制鉆井液的流量,為導(dǎo)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供所需的導(dǎo)向力;

(7)進(jìn)行導(dǎo)向作業(yè)時(shí),自電磁閥接收指令開(kāi)啟至鉆井液進(jìn)入容納腔推靠可伸縮活塞之間存在時(shí)間滯后,而可伸縮活塞隨測(cè)控裝置動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn),所述智能算法考慮上述因素在啟動(dòng)電磁閥時(shí)設(shè)置了提前量。

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