用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制方法及系统与流程

所属的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品，因此，本发明可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是一一但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

背景技术：

1、随着油气勘探开发向“深层超深层、低渗透、海洋深水、非常规”等复杂油气领域拓展，钻井工程在安全、经济、效率等方面面临一系列难题和挑战。人工智能技术作为当今科技革命和产业革新的新引擎和核心驱动力，已成为引领世界科技发展潮流的关键性战略技术，将智能技术应用于油气勘探开发与工程领域正成为石油行业发展趋势。

2、旋转导向钻井技术是自动化钻井的重要标志，代表了当今油气钻井工程技术领域的最高水平，旋转导向系统按导向方式可分为推靠式和指向式。推靠式旋转导向系统主要利用导向块推靠井壁，从钻头产生侧向力，推动钻头离开该方向，以达到改变井斜和方位的目的。指向式旋转导向系统通过外套与旋转主轴之间的偏置机构使主轴偏置，从而为钻头提供一个与井眼轴线不一致的倾角，产生导向作用。由于指向式较于推靠式，工作时不推靠井壁，适用于软、硬地层，钻出的井眼轨迹更为平滑，井眼质量更好，成为目前旋转导向系统技术的发展方向。

3、指向式旋转导向钻井工具虽然能够实现部分导向功能自动控制，但地面人工干预度高，作业效率低。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，具体提供了一种用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制方法及系统，具体如下：

2、1)第一方面，本发明提供一种用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制方法，具体技术方案如下：

3、计算指向式旋转导向工具的目标导向工具面角；

4、获取指向式旋转导向工具中的电机的当前转速、钻铤的当前转速和当前导向工具面角，并结合目标导向工具面角，计算出电机的目标输出转速；

5、将电机的输出转速调整至目标输出转速，以使指向式旋转导向工具中的钻头按照目标导向工具面角进行钻进。

6、本发明提供的一种用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制方法的有益效果如下：

7、能够自适应调整井眼轨迹与精准导向，减少现场作业人员，提高作业效率，为水平井、大位移井优质高效作业和复杂油气资源效益开发提供技术与装备支撑。

8、在上述方案的基础上，本发明的一种用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制方法还可以做如下改进。

9、进一步，计算指向式旋转导向工具的目标导向工具面角，包括：

10、获取指向式旋转导向工具采集的近钻头的当前井斜与当前方位角，并结合目标井斜和目标方位角，计算目标导向工具面角。

11、进一步，计算指向式旋转导向工具的目标导向工具面角，包括：

12、获取并根据所述指向式旋转导向工具在随钻状态下的地质参数数据，智能判别油气储层与所述油气储层的边界位置；

13、根据所述油气储层的边界位置，计算所述目标导向工具面角。

14、进一步，还包括：获取并根据指向式旋转导向工具的当前工程与环境参数，智能分析诊断井下工况是否存在作业风险，若是，上传作业风险的风险类别代码。

15、2)第二方面，本发明还提供一种用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制系统，具体技术方案如下：

16、包括第一计算模块、第二计算模块和控制模块；

17、第一计算模块用于：计算指向式旋转导向工具的目标导向工具面角；

18、第二计算模块用于：获取指向式旋转导向工具中的电机的当前转速、钻铤的当前转速和当前导向工具面角，并结合目标导向工具面角，计算出电机的目标输出转速；

19、控制模块用于：将电机的输出转速调整至目标输出转速，以使指向式旋转导向工具中的钻头按照目标导向工具面角进行钻进。

20、在上述方案的基础上，本发明的一种用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制系统还可以做如下改进。

21、进一步，第一计算模块具体用于：

22、获取指向式旋转导向工具采集的近钻头的当前井斜与当前方位角，并结合目标井斜和目标方位角，计算目标导向工具面角。

23、进一步，第一计算模块具体用于：

24、获取并根据所述指向式旋转导向工具在随钻状态下的地质参数数据，智能判别油气储层与所述油气储层的边界位置；

25、根据所述油气储层的边界位置，计算所述目标导向工具面角。

26、进一步，还包括风险判断模块，风险判断模块用于：

27、获取并根据指向式旋转导向工具的当前工程与环境参数，智能分析诊断井下工况是否存在作业风险，若是，上传作业风险的风险类别代码。

28、3)第三方面，本发明还提供一种计算机设备，计算机设备包括处理器，处理器与存储器耦合，存储器中存储有至少一条计算机程序，至少一条计算机程序由处理器加载并执行，以使计算机设备实现上述任一项用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制方法。

29、4)第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有至少一条计算机程序，至少一条计算机程序由处理器加载并执行，以使计算机实现上述任一项用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制方法。

30、需要说明的是，本发明的第二方面至第四方面的技术方案及对应的可能的实现方式所取得的有益效果，可以参见上述对第一方面及其对应的可能的实现方式的技术效果，此处不再赘述。

技术特征：

1.一种用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制方法，其特征在于，所述计算指向式旋转导向工具的目标导向工具面角，包括：

3.根据权利要求1所述的一种用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制方法，其特征在于，所述计算指向式旋转导向工具的目标导向工具面角，包括：

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制方法，其特征在于，还包括：获取并根据所述指向式旋转导向工具采集的当前工程与环境参数，智能分析诊断井下工况是否存在作业风险，若是，上传作业风险的风险类别代码。

5.一种用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制系统，其特征在于，包括第一计算模块、第二计算模块和控制模块；

6.根据权利要求5所述的一种用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制系统，其特征在于，所述第一计算模块具体用于：

7.根据权利要求5所述的一种用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制系统，其特征在于，所述第一计算模块具体用于：

8.根据权利要求5至7任一项所述的一种用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制系统，其特征在于，还包括风险判断模块，所述风险判断模块用于：

9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器，所述处理器与存储器耦合，所述存储器中存储有至少一条计算机程序，所述至少一条计算机程序由所述处理器加载并执行，以使所述计算机设备实现如权利要求1至4任一项权利要求所述的一种用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条计算机程序，所述至少一条计算机程序由处理器加载并执行，以使计算机实现如权利要求1至4任一项权利要求所述的一种用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制方法。

技术总结
本发明公开了一种用于指向式旋转导向工具的智能闭环导向控制方法及系统，涉及油气智能钻井技术领域，方法包括：计算指向式旋转导向工具的目标导向工具面角；获取指向式旋转导向工具中的电机的当前转速、钻铤的当前转速和当前导向工具面角，并结合目标导向工具面角，计算出电机的目标输出转速；将电机的输出转速调整至目标输出转速，以使指向式旋转导向工具中的钻头按照目标导向工具面角进行钻进。本发明能够自适应调整井眼轨迹与精准导向，减少现场作业人员，提高作业效率，为水平井、大位移井优质高效作业和复杂油气资源效益开发提供技术与装备支撑。

技术研发人员：滕鑫淼,彭烈新,丁华华,曹冲,郭贤伟,高文凯,彭浩,刘珂,王磊,吕海川,张硕,陈俊龙
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17