一种智能化定向取心系统

本发明涉及井下取心系统，特别是涉及一种智能化定向取心系统。

背景技术：

1、现有的智能化钻井系统及方法主要考虑钻井轨迹的控制与调整，例如，名称为“一种弯外壳螺杆钻具组合智能定向闭环调控方法及系统”的专利申请，其通过井下和井上参数的采集，以智能决策的方式来调整钻井轨迹，实现钻井智能控制的闭环反馈。然而其还存在岩心参数获取少、井底钻具损坏处理不及时等缺点，因此，急需一种新型的方案来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种智能化定向取心系统，以解决现有的岩心参数获取少、井底钻具损坏处理不及时的难题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种智能化定向取心系统，包括：智能决策系统、执行机构、动态测量系统和监控系统；所述动态测量系统用于测量钻进参数、轨迹参数、井底工程参数和定向取心参数并将所测量的参数反馈到所述监控系统，所述监控系统对动态测量参数进行处理并输入所述智能决策系统，所述智能决策系统综合判断各测量参数并根据判断结果来智能控制所述执行机构进行相应的工作。

4、优选的，所述智能决策系统用于判断测量参数是否在安全范围内，如果超过安全范围极限，及时向井口操作人员传递报警信号，提醒钻井人员将井底钻具提到地表进行维修作业，如果井底钻具工作状态良好，首先要将实际钻进轨迹参数与设计轨迹参数进行对比，两者的误差在允许范围内时，不用进行钻井轨迹调整，此时控制所述执行机构开展定向取心作业，如果实际钻进轨迹参数与设计轨迹参数偏差较大，超出设计允许误差范围，此时需要通过所述执行机构来调整钻井轨迹。

5、优选的，所述定向取心参数包括进心长度、岩心定向标记、地层电阻率及岩心筒应力。

6、优选的，所述定向取心参数异常时，所述智能决策系统自主规划钻井轨迹以获取更多异常地层岩心。

7、优选的，所述智能决策系统包括chatgpt模块，在下井前通过接口向所述chatgpt模块输入人工指令，输入内容至少包括钻井设计轨迹、各测量参数的安全范围。

8、优选的，所述动态测量系统包括测距仪和应变片，所述测距仪安装于钻具内取心筒的上端，用于测量岩心进入取心筒的长度，靠近所述取心筒的上端的内壁上安装有所述应变片，所述应变片用于监测所述取心筒在定向造斜段取心过程中的应力变化，所述测距仪和所述应变片采集的数据传输至所述监控系统，所述监控系统将数据发送到智能决策系统，所述取心筒的下端安装有岩心定向刻刀，所述岩心定向刻刀在岩心上标记刻痕，便于获取岩心后进行岩心定向。

9、优选的，所述动态测量系统包括设置于钻具底部取心钻头上的温度传感器、压力传感器、振动加速度计、扭矩传感器、回转速度传感器和电阻率测量探头，所述温度传感器、所述压力传感器、所述振动加速度计、所述扭矩传感器和所述回转速度传感器用于监测所述取心钻头在井底的工况，所述电阻率测量探头用于实时测量地层的电阻率，便于对地层岩性进行初步的判断，所述温度传感器、所述压力传感器、所述振动加速度计、所述扭矩传感器、所述回转速度传感器和所述电阻率测量探头采集的数据汇集到所述监控系统，所述监控系统将数据发送到智能决策系统。

10、优选的，所述chatgpt模块集成到随钻测量系统中，所述chatgpt模块将数据传输至所述随钻测量系统中并通过所述随钻测量系统将数据传输至井上。

11、优选的，所述执行机构包括绞车、井底动力钻具和顶驱。

12、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

13、(1)本发明提供的智能化定向取心系统不仅能够采集钻井参数、钻孔轨迹参数，还能够采集井底近钻头工程参数和定向岩心参数，为获取岩心岩性和井底钻具工况判断提供了有效的数据支撑。

14、(2)井底钻具采用模块化设计，机械机构简单，拆装方便，数据集成化程度高，便于钻具的维护与检修。

15、(3)智能决策系统能够根据采集的信息进行钻井轨迹的自主化规划，能够提高目标区域高品位含矿(含油气)岩心的获取。

技术特征：

1.一种智能化定向取心系统，其特征在于：包括：智能决策系统、执行机构、动态测量系统和监控系统；所述动态测量系统用于测量钻进参数、轨迹参数、井底工程参数和定向取心参数并将所测量的参数反馈到所述监控系统，所述监控系统对动态测量参数进行处理并输入所述智能决策系统，所述智能决策系统综合判断各测量参数并根据判断结果来智能控制所述执行机构进行相应的工作。

2.根据权利要求1所述的智能化定向取心系统，其特征在于：所述智能决策系统用于判断测量参数是否在安全范围内，如果超过安全范围极限，及时向井口操作人员传递报警信号，提醒钻井人员将井底钻具提到地表进行维修作业，如果井底钻具工作状态良好，首先要将实际钻进轨迹参数与设计轨迹参数进行对比，两者的误差在允许范围内时，不用进行钻井轨迹调整，此时控制所述执行机构开展定向取心作业，如果实际钻进轨迹参数与设计轨迹参数偏差较大，超出设计允许误差范围，此时需要通过所述执行机构来调整钻井轨迹。

3.根据权利要求1所述的智能化定向取心系统，其特征在于：所述定向取心参数包括进心长度、岩心定向标记、地层电阻率及岩心筒应力。

4.根据权利要求1所述的智能化定向取心系统，其特征在于：所述定向取心参数异常时，所述智能决策系统自主规划钻井轨迹以获取更多异常地层岩心。

5.根据权利要求1所述的智能化定向取心系统，其特征在于：所述智能决策系统包括chatgpt模块，在下井前通过接口向所述chatgpt模块输入人工指令，输入内容至少包括钻井设计轨迹、各测量参数的安全范围。

6.根据权利要求3所述的智能化定向取心系统，其特征在于：所述动态测量系统包括测距仪和应变片，所述测距仪安装于钻具内取心筒的上端，用于测量岩心进入取心筒的长度，靠近所述取心筒的上端的内壁上安装有所述应变片，所述应变片用于监测所述取心筒在定向造斜段取心过程中的应力变化，所述测距仪和所述应变片采集的数据传输至所述监控系统，所述监控系统将数据发送到智能决策系统，所述取心筒的下端安装有岩心定向刻刀，所述岩心定向刻刀在岩心上标记刻痕，便于获取岩心后进行岩心定向。

7.根据权利要求1所述的智能化定向取心系统，其特征在于：所述动态测量系统包括设置于钻具底部取心钻头上的温度传感器、压力传感器、振动加速度计、扭矩传感器、回转速度传感器和电阻率测量探头，所述温度传感器、所述压力传感器、所述振动加速度计、所述扭矩传感器和所述回转速度传感器用于监测所述取心钻头在井底的工况，所述电阻率测量探头用于实时测量地层的电阻率，便于对地层岩性进行初步的判断，所述温度传感器、所述压力传感器、所述振动加速度计、所述扭矩传感器、所述回转速度传感器和所述电阻率测量探头采集的数据汇集到所述监控系统，所述监控系统将数据发送到智能决策系统。

8.根据权利要求1所述的智能化定向取心系统，其特征在于：所述执行机构包括绞车、井底动力钻具和顶驱。

9.根据权利要求5所述的智能化定向取心系统，其特征在于：所述chatgpt模块集成到随钻测量系统中，所述chatgpt模块将数据传输至所述随钻测量系统中并通过所述随钻测量系统将数据传输至井上。

技术总结
本发明提供一种智能化定向取心系统，涉及井下取心系统技术领域，包括：智能决策系统、执行机构、动态测量系统和监控系统；动态测量系统用于测量钻进参数、轨迹参数、井底工程参数和定向取心参数并将所测量的参数反馈到监控系统，监控系统对动态测量参数进行处理并输入智能决策系统，智能决策系统综合判断各测量参数并根据判断结果来智能控制执行机构进行相应的工作。本发明提供的方案能够解决现有的岩心参数获取少、井底钻具损坏处理不及时的难题。

技术研发人员：梁健,李小洋,施山山,吴纪修,尹浩,李宽,曹龙龙
受保护的技术使用者：中国地质科学院勘探技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19