将该工具面角和偏 心距确定为第一工具面角和第一偏心距。该第一工具面角和第一偏心距可以作为后续步骤 的标准，用来调节偏置导向机构。
[0034] S3 :根据确定的第一工具面角和第一偏心距，调整偏置导向机构的工具面角和偏 心距。
[0035] 在本申请实施例中，所述偏置导向机构至少包括N个支撑翼肋，其中，每个支撑翼 肋连接有一个液压缸，N为大于等于3的正整数。下面以三个支撑翼肋具体叙述本申请的 技术方案，其它数量的支撑翼肋的原理相似。
[0036] 井下控制中心确定出第一工具面角和第一偏心距后，便可以调整所述偏置导向机 构的工具面角和偏心距，使其与第一工具面角和第一偏心距保持一致。具体地，井下控制中 心可以根据确定的第一工具面角和第一偏心距，调节与所述支撑翼肋相连接的液压缸内液 压的大小，以确定所述偏置导向机构的工具面角和偏心距。所述三个支撑翼肋等角间距地 设置于钻柱的芯轴和外壳之间。当液压缸内液压改变时，所述支撑翼肋的伸缩量便会改变。 支撑翼肋伸缩量的改变会引起支撑翼肋对芯轴的支撑力大小的改变，由于三个支撑翼肋对 芯轴的支撑力不同，最终会对芯轴形成支撑力的矢量和。该支撑力的矢量和会改变芯轴的 方向以及在该方向上的受力情况。具体地，所述支撑翼肋的支撑力的矢量和的方向可以确 定所述偏置导向机构的工具面角，所述支撑翼肋的支撑力的矢量和的大小可以确定所述偏 置导向机构的偏心距。在本申请实施例中，所述工具面角为井眼高边沿顺时针方向与支撑 力矢量和方向的夹角。因此井下控制中心在调整偏置导向机构的工具面角时，需要反复采 集井眼高边数据，从而可以更加精确地调节偏置导向机构的工具面角。图2为本申请实施 例支撑翼肋的支撑力矢量和示意图。图2展示了三种不同情况下支撑翼肋对芯轴的支撑力 矢量和。如图2所示，通过改变三个支撑翼肋对芯轴的支撑力，便可以改变最终的支撑力矢 量和的大小和方向。井眼高边沿顺时针方向与支撑力矢量和方向的夹角即代表工具面角， 支撑力矢量和的大小即可以代表偏心距。
[0037] 另外，当进行稳斜钻井模式时，井下控制中心可以通过所述液压控制系统控制三 个支撑翼肋的三个液压缸处于完全泄压状态，此时偏置机构等同于一个欠尺寸扶正器，使 得钻柱的芯轴不发生偏移，从而可以实现稳斜钻井。
[0038] 在实际测井作业中，由于钻柱的转速会受反扭矩影响，并且偏置机构不可能完全 贴紧井壁保持相对静止，从而经过井下控制中心调节的工具面角会产生误差。针对该误差， 本申请一优选实施例中除了包括上述S1至S3的步骤外，还包括下述步骤：
[0039] S4:检测所述偏置导向机构的工具面角，并将检测的工具面角发送至井下控制中 心；
[0040] S5:所述井下控制中心将检测的工具面角与第一工具面角进行对比，判断检测的 工具面角是否与第一工具面角一致；
[0041] S6:若检测的工具面角与第一工具面角不一致，所述井下控制中心向所述偏置导 向机构发送修正指令。
[0042] 具体地，工具面角检测单元可以检测所述偏置导向机构经过井下控制中心调整后 的工具面角，并将该检测的工具面角发送至所述井下控制中心。井下控制中心接收到该检 测的工具面角后，可以将检测的工具面角与第一工具面角进行对比，并判断检测的工具面 角是否与第一工具面角一致。如果一致，那么井下控制中心则不需要进行进一步的操作；如 果不一致，井下控制中心则需要向所述偏置导向机构发送修正指令，对偏置导向机构的工 具面角进行进一步的修正。具体修正的过程与步骤S3中描述的方案相似，均为通过改变支 撑翼肋的液压缸中液压的大小，这里不再赘述。
[0043] 本申请实施例还提供一种旋转导向系统。图3为本申请实施例提供的一种旋转导 向系统的功能模块图。如图3所示，所述系统包括偏置导向机构100,井下传感器200以及 井下控制中心300,其中：
[0044] 所述偏置导向机构100,包括外壳101以及被所述外壳包裹的钻柱102 ;
[0045] 所述井下传感器200,位于所述偏置导向机构的外壳上，用来检测所述钻柱的转速 并将所述转柱的转速发送至所述井下控制中心；
[0046] 所述井下控制中心300,与所述偏置导向机构和所述井下传感器相连，用来根据所 述井下传感器发来的所述转柱的转速，确定所述转柱的转速对应的偏置导向机构的第一工 具面角和第一偏心距，并根据所述第一工具面角和第一偏心距调整所述偏置导向机构的工 具面角和偏心距。
[0047] 其中，所述井下传感器200具体包括转速计数器和/或转速表。
[0048] 进一步地，在本申请一优选实施例中，所述偏置导向机构100还包括：
[0049] N个支撑翼肋103,其中，每个支撑翼肋连接有一个液压缸，N为大于等于3的正整 数。
[0050] 在本申请另一优选实施例中，所述系统还包括：
[0051] 工具面角检测机构400,用来检测所述偏置导向机构的工具面角，并将检测到的工 具面角发送至所述井下控制中心；
[0052] 相应地，所述井下控制中心300还用来将所述检测到的工具面角与所述第一工具 面角进行对比，判断所述检测到的工具面角是否与所述第一工具面角一致；若所述检测的 工具面角与所述第一工具面角不相等，向所述偏置导向机构发送修正指令。
[0053] 本申请实施例提供的一种旋转导向系统及其控制方法，通过预先建立转速与工具 面角和偏心距的对应关系，可以由井下工具实现对偏置导向机构的自测自控，避免了与地 面设备的信号传输，从而可以避免泥浆脉冲信号的衰减或丢失，保证了井下工具的正常运 行。
[0054] 通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可 借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质 上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来。该计算机软件产品 可以存储在存储介质中，如R0M/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备 (可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例或者实施例的某些 部分所述的方法。
【主权项】
1. 一种旋转导向系统，其特征在于，包括偏置导向机构，井下传感器以及井下控制中 心，其中： 所述偏置导向机构，包括外壳以及被所述外壳包裹的钻柱； 所述井下传感器，位于所述偏置导向机构的外壳上，用来检测所述钻柱的转速并将所 述转柱的转速发送至所述井下控制中心； 所述井下控制中心，与所述偏置导向机构和所述井下传感器相连，用来根据所述井下 传感器发来的所述转柱的转速，确定所述转柱的转速对应的偏置导向机构的第一工具面角 和第一偏心距，并根据所述第一工具面角和第一偏心距调整所述偏置导向机构的工具面角 和偏心距。2. 如权利要求1所述的旋转导向系统，其特征在于，所述偏置导向机构还包括： N个支撑翼肋，其中，每个支撑翼肋连接有一个液压缸，N为大于等于3的正整数。3. 如权利要求1或2所述的旋转导向系统，其特征在于，所述井下传感器具体包括转速 计数器和/或转速表。4. 如权利要求1所述的旋转导向系统，其特征在于，所述系统还包括： 工具面角检测机构，用来检测所述偏置导向机构的工具面角，并将检测到的工具面角 发送至所述井下控制中心； 相应地，所述井下控制中心还用来将所述检测到的工具面角与所述第一工具面角进行 对比，判断所述检测到的工具面角是否与所述第一工具面角一致；若所述检测的工具面角 与所述第一工具面角不相等，向所述偏置导向机构发送修正指令。5. -种旋转导向系统的控制方法，其特征在于，包括： 获取偏置导向机构中钻柱的转速； 根据预先建立的钻柱的转速与偏置导向机构的工具面角和偏心距的对应关系，确定获 取的转速对应的偏置导向机构的第一工具面角和第一偏心距； 根据确定的第一工具面角和第一偏心距，调整偏置导向机构的工具面角和偏心距。6. 如权利要求5所述的旋转导向系统的控制方法，其特征在于，所述获取偏置导向机 构中钻柱的转速，包括： 井下传感器检测偏置导向机构中转柱的转速并将所述转速发送至井下控制中心； 所述井下控制中心接收所述井下传感器发来的所述转速。7. 如权利要求6所述的旋转导向系统的控制方法，其特征在于，所述偏置导向机构至 少包括：N个支撑翼肋，其中，每个支撑翼肋连接有一个液压缸，N为大于等于3的正整数。8. 如权利要求7所述的旋转导向系统的控制方法，其特征在于，所述根据确定的第一 工具面角和第一偏心距，调整偏置导向机构的工具面角和偏心距具体包括： 根据确定的第一工具面角和第一偏心距，所述井下控制中心调节与所述支撑翼肋相连 接的液压缸内液压的大小，以确定所述偏置导向机构的工具面角和偏心距。9. 如权利要求5所述的旋转导向系统的控制方法，其特征在于，在所述根据确定的第 一工具面角和第一偏心距，调整偏置导向机构的工具面角和偏心距的步骤之后，所述方法 还包括： 检测所述偏置导向机构的工具面角，并将检测到的工具面角发送至井下控制中心； 所述井下控制中心将检测到的工具面角与第一工具面角进行对比，判断检测的工具面
【专利摘要】本申请提供一种旋转导向系统及其控制方法。所述系统包括偏置导向机构，井下传感器以及井下控制中心，其中所述偏置导向机构包括外壳以及被所述外壳包裹的钻柱；所述井下传感器位于所述偏置导向机构的外壳上，用来检测所述钻柱的转速并将所述转柱的转速发送至所述井下控制中心；所述井下控制中心与所述偏置导向机构和所述井下传感器相连，用来根据所述井下传感器发来的所述转柱的转速，确定所述转柱的转速对应的偏置导向机构的第一工具面角和第一偏心距并根据所述第一工具面角和第一偏心距调整所述偏置导向机构的工具面角和偏心距。本申请实施例提供的一种旋转导向系统及其控制方法可以避免泥浆脉冲信号的衰减或丢失，保证了井下工具的正常运行。
【IPC分类】E21B7/04, E21B44/00
【公开号】CN105064917
【申请号】CN201510387073
【发明人】吴斌, 焦玉卫, 刘 东, 张晶, 乔宏实, 李勇
【申请人】中国石油天然气股份有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年6月30日