定向滑动钻进控制新方法研究.pdf

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1、第42卷第4期石油钻探技术Vo1．42No．42Ol4年7月PETR0LEUMDRILLINGTECHNIQUESJu1．，2014钻井完井doi：10．3969／j．issn．1001—0890．2014．04．011定向滑动钻进控制新方法研究李智鹏，易先中，陶瑞东，尤军，张建荣，许京国(1．中国石油渤海钻探工程有限公司第三钻井工程分公司，天津300280；2．长江大学机械工程学院，湖北荆州434023)摘要：在用螺杆钻具进行定向钻井时，由于井眼摩阻大，常导致工具面调整困难和滑动钻进托压。针对该问题，研究了有效结合了顸驱可编程控制器和传

2、感器的滑动钻进控制新方法。首先，分析研究了钻具滑动前后摩擦力的变化规律和控制扭矩旋转钻具减小井眼摩阻的方法。然后，通过5个传感器的实时数据采集，依据现场技术人员的经验和操作方法，将其转换为计算机可以执行的控制程序，建立了以可编程控制器为核心的人机控制界面，用可编程控制器计算了调整工具面所需的旋转角度，并将工具面准确调整到设计的角度；根据大钩悬重和压差Ap判断是否出现托压，出现托压时用可编程控制器计算不改变工具面的旋转扭矩，以计算的扭矩为限值左右旋转钻具减小井眼摩阻，直到压差Ap>O，解决滑动托压。相关应用表明，新方法能大幅减小井眼摩阻，提

3、高机械钻速，是目前螺杆钻具滑动钻进中最有效的控制方法。关键词：定向钻井滑动钻进工具面角托压扭矩控制系统中图分类号：TE921．2文献标识码：A文章编号：1001—0890(2014)04—0059—05NewControlApproachDirectionalSlideDrillingLiZhipeng，YiXianzhong~，TaoRuidong，YouJun，ZhangJianrong，XuJingguo(1_N0．3DrillingCompany，BohaiDrillingEngineeringCompanyLimited，CNP

4、C，ain，300280，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，YangtzeUniversity，Jingzhou，Hubei，434023，China)Abstract：Duringdirectiona1drillingusingscrewdrill，difficultadjustmentoftoolfaceaswellasbackpressureinslidedrillingareoftenencounteredduetothehighdragforceofthewellbore．Toaddre

5、sstheseproblems，aslidedrillingcontro1systembasedonthetopdrive’Sprogrammablelogiccontr0ller(PLC)inte—gratedwithsensorswasresearchedanddevelopedbyutilizingaccuratepositioningandrotationfromtopdrive。Thevariationofthefrictionofdril1stringbeforeandafterslidingaswellasthemethod

6、ofreducingwellboredragbycontrollingdrillstringrotarytorquewereresearchedandanalyzed．Throughthereal—timedataacquisitionof5sensors，theexperiencesandreasoningmethodsofdirectionaldrilleraretransformedtoasetofcontrolprogram，thusahuman-computerinteractioninterfacewithPLCastheco

7、reiSbuilt．ThePICcalculatestherotaryanglerequiredatthetoolfaceandthenaccuratelyadjuststhetOOlfaceangletothedesignedangle．Thehookweightanddifferentialpressureareusedtodetermineifbackpressure．AftertherotarytorquevaluewithoutmakinganychangesofthetoolfaceangleiscalculatedbyPLC

8、，thetopdriverotatesthedril1stringclockwiseorcounterclockwiseaccordingtocalculatedtorquevaluetOre