一种无线遥控随钻旁管触发器装置的制作方法

文档序号:15408642发布日期:2018-09-11 20:29阅读:196来源:国知局

本实用新型具体涉及钻井领域,更具体地涉及一种无线遥控随钻旁管触发器装置。



背景技术:

随钻测量技术是一种获得井下信息的最重要技术手段,井下随钻测量包括钻井工程测量和随钻测井两大部分,随钻测量技术的发展极大的促进了钻井、录井、测井和地质的多学科交叉与融合,实现了在钻井的同时对钻井作业的综合评价和实时测井作业,简化了钻井作业程序,提高了钻井作业精度,并能够节省钻机时间,降低成本。油田钻井施工过程中,现有随钻系统中存在数据采集时间长,环境防爆,检测速度慢的问题仍没有得到妥善解决。



技术实现要素:

为解决现有随钻系统中存在数据采集时间长,环境防爆,检测速度慢的问题,本实用新型提供一种无线遥控随钻旁管触发器装置。

本实用新型采用如下技术方案:一种无线遥控随钻旁管触发器装置,泥浆旁路管道一端与立管连接,另一端接入泥浆池,所述装置包括脉冲触发器、无线发射/接收器、上位机以及依次设置在泥浆旁路管道上的流量比例阀、涡街流量计,调节阀;所述脉冲触发器输入端与所述涡街流量计连接,输出端分别与所述流量比例阀、调节阀连接;所述脉冲触发器通过无线发射/接收器将信号传给上位机。

所述调节阀为气动调节旋转偏心阀。

所述脉冲触发器为正/负压脉冲触发器。

本实用新型基于钻井液压力旁路触发脉冲信号下传,通过涡街流量计对泥浆旁路管道内流量的监控,对旋转偏心阀机构的定位器信号控制,高频次钻井液旁路通道的开或关,控制钻柱内钻井泥浆流量的变化,从而产生压力的变化并传送至井底,即形成了钻井液压力脉冲下传,构成地面系统与井下的有机结合,解决了井下数据采集时间长,环境防爆,检测速度慢的问题。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图;

符号说明

1:井架,2:立管,3:上位机,4:脉冲触发器,5:调节阀,6:三通,7:泥浆泵,8:泥浆池,9:无线发射/接收器,10: 流量比例阀,11: 泥浆旁路管道,12:涡街流量计。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

参见附图,本实用新型提供一种无线遥控随钻旁管触发器装置,所述泥浆旁路管道11一端通过三通6与立管2连接,另一端接入泥浆池8;所述装置包括脉冲触发器4、无线发射/接收器9、上位机3以及依次设置在泥浆旁路管道11上的流量比例阀10、涡街流量计12,调节阀5;所述脉冲触发器4输入端与所述涡街流量计12连接,输出端分别与所述流量比例阀10、调节阀5连接;所述脉冲触发器4通过无线发射/接收器9将信号传给上位机3。三通6的三个通孔分别与立管2、泥浆管路、泥浆旁路管道11连接。

所述调节阀5为气动调节旋转偏心阀。正常使用时,气动调节旋转偏心阀为气开式或电动式,开度由正/负压脉冲触发器控制。所需要的压力脉冲参数(脉冲幅值、脉冲宽度、脉冲频率)由设置在上位机上的人机界面上设定。

所述脉冲触发器4为正/负压脉冲触发器。

正/负压脉冲触发器通过无线路桥技术和随钻系统连接,并由其下达下传连续脉冲信号。触发装置工作时,涡街流量计检测管道内流体流量,当流体流量超过设定值时,涡街流量计将泥浆旁路管道内流量信号传递给脉冲触发器,脉冲触发器通过无线发射/接收器将信号传给上位机,上位机通过无线发射/接收器、脉冲触发器将指令发送至流量比例阀,控制流量比例阀的开关,从而达到稳定泥浆旁路管道内流量的目的。脉冲触发器根据流量计算出调节阀的开度,根据设计的脉冲组合参数编码控制偏心阀“开”-“关”-“开”-“关”,在泥浆泵的作用下转换为压力波信号,从而产生所需要的压力脉冲以泥浆为介质下传。

本实用新型所述气动调节旋转偏心阀采用现有技术中气动调节旋转偏心阀,气动调节旋转偏心阀满足使用介质为钻井液,有一定的粘度,含砂石颗粒,添加剂,带有腐蚀性,同时要承受高的压差35.0MPa,管径满足DN25 to DN200,温度范围-50℃ to 200℃,开/关频率高(开信号/关信号满足3秒内一个周期)特点,并且变化平稳。轴/插塞装置是偏心结构,双偏心设计的最大回转阀是与插头的枢轴的偏移量相结合。在开启或关闭阀杆时,双偏心设计可以让堵头开启阀座平稳且没有初始分离扭矩。旋转旋塞阀可以是用于流体的两个方向,流量系数取决于它的开口角阀门。使用定位器或凸轮盘对旋转偏心阀开度进行修改,以达到一个线性的效果或等百分比特征。从钻井液介质考虑,具有连续快开、变化平稳的原则特性。

选用现有技术中适用于防爆、高(低)温度环境的立管压力测量信号放大调理电路、模数转换电路使用高精度、低温漂器件降低温度影响的传感器。

本实用新型中所述上位机设置在控制室内,其安装软件程序编制所需要的脉冲参数(脉冲幅值、脉冲宽度、脉冲频率、连续压力波周期)人机界面上设定,所述上位机为便携式上位机,通过无线发射/接收器与脉冲触发器(选用2块DTD434M系列无线数据终端之间快速建立点对点的无线通信),并由其控制旋转偏心阀定位器命令。无线遥控随钻旁管触发器装置工作时,涡街流量计测得泥浆旁路管道内的流量大小,脉冲触发器根据测得的流量大小和设定的脉冲参数,系统程序根据其设计流程控制偏心调节阀“开”-“关”-“开”-“关”,从而产生所需要的连续编译的压力波以钻井液为介质下传脉冲。

泥浆压力脉冲指令由上位机控制器的软件程序编制,通过无线发射/接收器发送一串指令给脉冲触发器,连续脉冲指令设置的时序开启或关闭,偏心调节阀开启时间为Ton,关闭时间Toff,时间以秒为单位,形成一个完整脉冲下传信号脉冲指令周期信号,期中Ton、Toff可以通过多种排列组合修改实施多种下传指令集。

本实用新型通过对立管泥浆旁路高(低)温度环境的泥浆流量设计编码,从而实现泥浆介质的压力波脉冲下传信号。软件程序利用PID调节方式,将旋转偏心阀开度大小通过定位器偏心阀开启固定于精确设计位置,满足泥浆脉冲下传给井下仪器,仪器中的微处理器对钻井液脉冲信号加以识别解释,然后实钻井眼与设计井眼的差别来调整钻头走向,即改变工具面角等参数,自动修正井眼轨迹,从而实现钻柱连续旋转状态下的三维导向。

本实用新型的工作流程如下:

(1) 当泥浆泵开启,将泥浆罐中的钻井液按照35Mpa的泵冲,打入钻井主回路的立管中,立管下端由高压软管接入触发装置中的旁路; (2) 当便携式上位机编码器对气动调节旋转偏心阀下达调节指令时,立管钻井液一部分从泥浆旁路管道流出。根据所需要的脉冲参数(脉冲幅值、脉冲宽度、脉冲频率、连续压力波周期)准确记录和备份相关信息;然后,系统根据钻井设计发出一串指令控制气动调节偏心阀按一定编码动作。

(3) 触发装置工作中,泥浆旁路管道入口处安装的涡街流量计测得泥浆旁路管道内的流量大小,反馈给便携式上位机采集系统,系统根据其反馈信号流量值和设定的脉冲参数计算出调节阀的适合开度。控制调节阀“开”-“关”-“开”-“关”,从而对旋转导向产生所需要的连续多频次压力波脉冲下传信号。

本实用新型应用于旋转导向工具和MWD/LWD系统技术开发中新型设备装置。形成钻井立管主回路泥浆压力脉冲,实现了地面下传指令到井下工具的传输,是一种简单可靠、正确的旋转导向下传系统装置。

本实用新型具有以下

1、信息采集集成化

新型无线遥控随钻旁管触发器装置测量的数据信号和信号定位控制器,通过便携式上位计算机或MWD系统,形成一套自动化闭环旋转导向控制系统。并存储实时数据到数据库中,用户可根据需要进行查询、汇总、打印等操作,从而实现了信息自动化采集系统。

2、提高工作效率、降低操作成本

该系统采用无线数据通讯,可以进行计算机自动化联网管理,实时了解旋转导向系统的实际钻压,脉冲信号的变化统计,从而大大提高油田钻井企业的工作效率。

随着电子技术、集成自动控制技术、计算机技术、通讯技术、传感技术的不断发展和广泛使用,本实用新型实现了无线数据传输,并且其高可靠性、稳定性在钻井过程中得到了广泛认可。本实用新型基于钻井液压力旁路触发脉冲信号下传,通过对旋转偏心阀的定位器信号控制,高频次钻井液旁路泄流通道的开或关,控制钻柱内钻井泥浆流量的变化,从而产生压力的变化并传送至井底,即形成了钻井液压力脉冲下传,构成地面系统与旋转导向工具的有机结合,并能够解决井下数据采集时间长,环境防爆,检测速度慢的问题。

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