控制随钻扩眼时钻柱横向振动的方法

摘要

控制随钻扩眼时钻柱横向振动的方法，应用于石油天然气钻井作业领域。测传短节安装于扩眼器上方，横向振动控制短节安装于下方。测传短节中置有横向振动监测和信号发射元件，将测得的横向振动信号向地面工作站和钻头方向传递。横向振动控制短节由信号接收器、井下微处理器、电磁阀、液压泵、扶正肋板组成。接收到横向振动信号后，井下微处理器进行逻辑运算，根据横向振动剧烈程度调整电磁阀的开度，控制扶正肋板的伸出或缩回。扶正肋板伸出后将支撑在井壁上，有效扶正钻柱，降低领眼钻柱的横向振动幅度。能够实现随钻扩眼时钻柱横向振动的井下闭环控制。

主权项

一种控制随钻扩眼时钻柱横向振动的方法，其特征在于：步骤1：将领眼钻头(4)螺纹连接在横向振动控制短节(3)的下端，在横向振动控制短节(3)的上端连接随钻扩眼器(2)，在随钻扩眼器(2)的上端连接测传短节(1)，测传短节(1)的上端连接钻井管柱；将带有测传短节(1)、随钻扩眼器(2)、横向振动控制短节(3)和领眼钻头(4)的扩眼钻柱下入井底；步骤2：旋转钻柱开始扩眼钻井，测传短节(1)中置有监测横向振动加速度的元件，测传短节(1)测得加速度后将其转换为数字信号，信号传递给脉冲发生器(6)并被转换为脉冲信号，随后脉冲发生器(6)采用泥浆脉冲形式向横向振动控制短节(3)传递信号；步骤3：横向振动控制短节(3)主要由泥浆脉冲信号接收器、井下微处理器(16)、电磁阀(17)、液压泵(21)和扶正总成组成；信号接收器接收脉冲信号，经转换后输入井下微处理器(16)；井下微处理器(16)进行逻辑运算和判断，根据横向振动剧烈程度调整电磁阀(17)的开度；步骤4：当随钻扩眼钻柱横向振动较平缓时，即横向加速度绝对值不超过0.1g时，井下微处理器(16)分析接收到的数据，经逻辑运算，得到结果不改变电磁阀(17)的常开状态，维持全开状态；此时，液压泵(21)的转子由钻柱带动旋转，液压油经扶正总成的液压油路、电磁阀(17)后进入心轴(12)和扶正套(14)所形成的环形空间并最终流回液压泵(21)的入口，如此循环往复；液压油虽然流经扶正总成的液压缸(20)，但并不会对缸中的活塞施加液压力；扶正肋板(19)在弹簧作用下收缩入本体内，与井壁相脱离；此时，中心轴(12)呈横向自由状态；步骤5：当扩眼至特定位置，钻柱发生了较严重的横向振动，即横向加速度绝对值大于0.1g时，井下微处理器接收信息并经逻辑判断后发出控制信号，使电磁阀(17)的开度减小；此时循环流动的液压油流动阻力 增大，故而油压升高，作用于扶正总成液压缸(20)的活塞上的液压力也随之增大；当液压力大于弹簧反力时，活塞被推出；扶正肋板(19)随活塞运动而张开，沿扶正套(14)径向向外伸出并支撑在井壁上，中心轴(12)被有效扶正，领眼钻柱获得了稳固的支撑，从而降低其横向振动的剧烈程度；随钻扩眼器(2)和领眼钻头(4)的横向振动也将获得有效控制；步骤6：在扩眼钻进过程中，循环执行步骤4和步骤5。