一种高曲率分支井位置控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高曲率分支井位置控制装置，涉及油气勘探技术领域，包括：包括两串井下作业工具，分别设置于待连通或相互保持距离的两口井中，其中至少一套包括定向钻井短节串列，定向钻井短节串列设置于高曲率分支井中，用于穿过曲率半径在预设范围内的高曲率井段进行连通井作业，且两串井下作业工具分别具有第一信号收发单元和第二信号收发单元，其中，第二信号收发单元能够通过接收所述第一信号收发单元发射的信号计算出所述第一信号收发单元与第二信号收发单元之间的相对位置关系，或，所述第一信号收发单元能够通过接收所述第二信号收发单元发射的信号计算出所述第一信号收发单元与第二信号收发单元之间的相对位置关系。

【技术实现步骤摘要】
一种高曲率分支井位置控制装置
本专利技术涉及油气勘探
，具体是一种高曲率分支井位置控制装置。
技术介绍
地下资源的探测需要大量采用连通井仪器。现有技术可以针对垂直井、斜井、分支井进行连通井或者平行钻井以及完成双水平井钻探。然而现有的技术无法通过曲率半径小于30米的高曲率井段或分支井段进行联通井或者双平行井钻探，尤其是无法通过曲率半径小于10米的极短半径井段或极短半径分支井段。这限制了高曲率井眼的双平行井或随钻连通井作业，增加了作业难度，阻碍了薄层资源或井旁资源的评价。因此，有必要提供一种高曲率分支井位置控制装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
技术实现思路
为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高曲率分支井位置控制装置，包括：能够穿过曲率半径在预设范围内的分支井眼的定向钻井短节串列、位于另外一口目标井眼中的第二信号收发单元、解算模块以及控制器；所述定向钻井短节串列包括以铰接的方式相连接的多个承载短节，且位于下部的承载短节还与导向短节相连；所述第二信号收发单元能够向所述定向钻井短节串列及其所在地层发射信号，或者，接收所述定向钻井短节串列反馈或发射的信号；所述解算模块用于解算定向钻井短节串列与目标井眼的相对位置关系并通过控制器控制所述定向钻井短节串列调整或保持与目标井眼的预设相对位置关系。需要说明的是，本专利技术中，所述目标井眼B可以是直井、斜井或水平井。进一步，作为优选，还包括：第一钻柱，设置于所述定向钻井短节串列的上方，用于传送所述定向钻井短节串列进入所述分支井眼；所述定向钻井短节串列的长度大于所述分支井眼的分支井段的长度；所述承载短节以铰接的方式串接于所述定向钻井短节串列中，所述承载短节的轴线长度均小于或等于所述导向短节外直径的5倍；还包括第二井下工具串，所述第二信号收发单元设置于所述第二井下工具串中；所述解算模块为第二位置解算模块，所述解算模块与所述第二信号收发单元通讯连接，用于采用第二信号收发单元测量的数据解算所述定向钻井短节串列与所述第二井下工具串之间的位置关系，所述第二位置解算模块可以设置于第二井下工具串中，也可以设置于井口端；所述控制器为井口控制端，所述井口控制端分别与所述定向钻井短节串列和所述第二位置解算模块通讯连接，用于采用解算模块解算得到的所述定向钻井短节串列与所述第二井下工具串之间的位置关系控制所述定向钻井短节串列调整或保持与目标井眼的预设相对位置关系，所述井口控制端可以是能执行控制和通讯功能的FPGA和/或数字芯片和/或工程师。进一步，作为优选，所述第二井下工具串至少包括两个第二信号收发单元，所述第二信号收发单元为电磁探测探头，用于向地层发射和/或接收电磁波信号；其中，至少一个第二信号收发单元具有信号发射模块，用于向电磁探测探头施加瞬变电磁激励信号；至少一个第二信号收发单元包括信号拾取模块，用于拾取电磁探测探头中感应的来自于所述定向钻井短节串列的二次涡流场信号。进一步，作为优选，所述第二井下工具串至少包括一组相控阵声信号收发单元，所述声信号收发单元包括换能器，用于可控方向的发射和/或接收声信号；还包括声学信号发射模块，用于驱动换能器发射声信号；还包括声学信号拾取模块，用于拾取换能器接收的来自于所述定向钻井短节串列的反射信号。进一步，作为优选，所述定向钻井短节串列还包括第一信号收发单元，所述第一信号收发单元设置于任意承载短节中；所述第二信号收发单元能够通过接收所述第一信号收发单元发射的信号计算出所述第一信号收发单元与第二信号收发单元之间的相对位置关系，或，所述第一信号收发单元能够通过接收所述第二信号收发单元发射的信号计算出所述第一信号收发单元与第二信号收发单元之间的相对位置关系。进一步，作为优选，所述第一信号收发单元包括磁传感器和第一位置解算单元，所述磁传感器与所述第一位置解算单元电连接；所述第二信号收发单元包括磁场发射装置。所述解算模块而第一位置解算单元，所述第一位置解算单元与所述第第一号收发单元通讯连接，用于采用第一信号收发单元测量的数据解算所述定向钻井短节串列与所述第二井下工具串之间的位置关系；所述控制器为闭环控制模块，所述闭环控制模块设置于所述定向钻井短节串列中的任意承载短节中，所述闭环控制模块分别与所述导向短节和第一位置解算单元通讯连接，用于采用第一位置解算单元解算得到的所述定向钻井短节串列与目标井之间的位置关系控制所述定向钻井短节串列调整或保持与目标井眼的预设相对位置关系。进一步，作为优选，所述磁场发射装置为磁体；还包括第二钻柱，所述第二钻柱能够驱动所述磁体旋转，从而产生交变的待测磁场；或，所述第二钻柱和所述磁体之间连接有马达，所述马达能够驱动所述磁体旋转，从而于产生交变的待测磁场；或，所述第二钻柱通过第二短节串列驱动所述磁场发射装置旋转，从而于产生交变的待测磁场。进一步，作为优选，所述第一信号收发单元包括磁场发射装置；所述第二信号收发单元包括磁传感器，还包括第二位置解算模块，所述第二信号收发单元与所述第二位置解算模块电连接。所述控制器为井口控制端，所述井口控制端分别与所述定向钻井短节串列和第二位置解算模块通讯连接，用于采用第二位置解算模块解算得到的所述定向钻井短节串列与所述第二井下工具串之间的位置关系控制所述定向钻井短节串列调整或保持与目标井眼的预设相对位置关系。进一步，作为优选，所述第一信号收发单元包括接收换能器和第一位置解算单元，所述接收换能器与所述位置解算单元电连接；所述第二信号收发单元包括发射换能器；或所述第二信号收发单元包括接收换能器和第二位置解算模块，所述接收换能器与所述第二位置解算模块电连接；所述第一信号收发单元包括发射换能器。进一步，作为优选，所述第一信号收发单元和第二信号收发单元均包括换能器，从而采用声波的形式向地层发射和/或接收信号；且至少一个承载短节用于容置控制单元、第一位置解算单元，该承载短节以铰接的方式串接于所述定向钻井短节串列中任意位置，或，设置于所述定向钻井短节串列的上方，或，设置于所述定向钻井短节串列的下方；所述控制单元、第一位置解算单元通过跨接测量线路与所述第一信号收发单元电连接，当所述控制单元、第一位置解算单元为控制单元时则用于控制所述第一信号收发单元向地层发射信号，当所述控制单元、第一位置解算单元为位置解算单元时则用于采集所述第一信号收发单元接收到的地层信号。进一步，作为优选，所述第一信号收发单元和第二信号收发单元均包括线圈，和/或，所述第一信号收发单元和第二信号收发单元均包括换能器；所述定向钻井短节串列至少包括两个所述第一信号收发单元，以便采用电磁波或声波的形式向地层发射和/或接收信号；且每个所述第一信号收发单元分别设置在不同的承载短节上。进一步，作为优选，所述第一信号收发单元和第二信号收发单元均包括线圈，和/或，所述第一信号收发单元和第二信号收发单元均换能器；还包括第二钻柱；所述第二钻柱至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高曲率分支井位置控制装置，其特征在于，包括：能够穿过曲率半径在预设范围内的分支井眼(A)的定向钻井短节串列(Y)、位于另外一口目标井眼(B)中的第二信号收发单元(12)、解算模块以及控制器；/n所述定向钻井短节串列(Y)包括以铰接的方式相连接的多个承载短节(2)，且位于下部的承载短节(2)还与导向短节(1)相连；/n所述第二信号收发单元(12)能够向所述定向钻井短节串列(Y)及其所在地层发射信号，或者，通过接收所述定向钻井短节串列(Y)反馈或发射的信号；/n所述解算模块用于解算定向钻井短节串列(Y)与目标井眼(B)的相对位置关系并通过控制器控制所述定向钻井短节串列调整或保持与目标井眼(B)的预设相对位置关系。/n

【技术特征摘要】
1.一种高曲率分支井位置控制装置，其特征在于，包括：能够穿过曲率半径在预设范围内的分支井眼(A)的定向钻井短节串列(Y)、位于另外一口目标井眼(B)中的第二信号收发单元(12)、解算模块以及控制器；
所述定向钻井短节串列(Y)包括以铰接的方式相连接的多个承载短节(2)，且位于下部的承载短节(2)还与导向短节(1)相连；
所述第二信号收发单元(12)能够向所述定向钻井短节串列(Y)及其所在地层发射信号，或者，通过接收所述定向钻井短节串列(Y)反馈或发射的信号；
所述解算模块用于解算定向钻井短节串列(Y)与目标井眼(B)的相对位置关系并通过控制器控制所述定向钻井短节串列调整或保持与目标井眼(B)的预设相对位置关系。


2.如权利要求1所述的高曲率分支井位置控制装置，其特征在于，还包括：
第一钻柱(X)，设置于所述定向钻井短节串列(Y)的上方，用于传送所述定向钻井短节串列(Y)进入所述分支井眼(A)；
所述定向钻井短节串列的长度大于所述分支井眼的分支井段的长度；
所述承载短节(2)以铰接的方式串接于所述定向钻井短节串列(Y)中，所述承载短节(2)的轴线长度均小于或等于所述导向短节(1)外直径的5倍；
还包括第二井下工具串，所述第二信号收发单元设置于所述第二井下工具串中；
所述解算模块而第二位置解算模块(19)，所述第二位置解算模块(19)与所述第二信号收发单元通讯连接，用于采用第二信号收发单元测量的数据解算所述定向钻井短节串列与所述第二井下工具串之间的位置关系；
所述控制器为井口控制端，所述井口控制端分别与所述定向钻井短节串列(Y)和第二位置解算模块(19)通讯连接，用于采用第二位置解算模块(19)解算得到的所述定向钻井短节串列与所述第二井下工具串之间的位置关系控制所述定向钻井短节串列调整或保持与目标井眼(B)的预设相对位置关系。


3.如权利要求2所述的高曲率分支井位置控制装置，其特征在于，所述第二井下工具串至少包括两个第二信号收发单元，所述第二信号收发单元为电磁探测探头，用于发射和/或接收电磁波信号；其中，至少一个第二信号收发单元具有信号发射模块(121)，用于向电磁探测探头施加瞬变电磁激励信号；至少一个第二信号收发单元包括信号拾取模块(122)，用于拾取电磁探测探头中感应的来自于所述定向钻井短节串列(Y)的二次涡流场信号。


4.如权利要求2所述的高曲率分支井位置控制装置，其特征在于，所述第二井下工具串至少包括一组相控阵声信号收发单元，所述声信号收发单元包括换能器，用于可控方向的发射和/或接收声信号；还包括声学信号发射模块，用于驱动换能器发射声信号；还包括声学信号拾取模块，用于拾取换能器接收的来自于所述定向钻井短节串列(Y)的反射信号。


5.如权利要求1所述的高曲率分支井位置控制装置，其特征在于，所述定向钻井短节串列(Y)还包括第一信号收发单元(4)，所述第一信号收发单元(4)设置于任意承载短节(2)中；
所述第二信号收发单元能够通过接收所述第一信号收发单元发射的信号计算出所述第一信号收发单元与第二信号收发单元之间的相对位置关系，或，所述第一信号收发单元能够通过接收所述第二信号收发单元发射的信号计算出所述第一信号收发单元与第二信号收发单元之间的相对位置关系。


6.如权利要求5所述的高曲率分支井位置控制装置，其特征在于，所述第一信号收发单元(4)包括磁传感器和第一位置解算单元(5)，所述磁传感器与所述第一位置解算单元(5)电连接；所述第二信号收发单元(12)包括磁场发射装置(14)；
所述解算模块而第一位置解算单元(5)，所述第一位置解算单元(5)与所述第第一号收发单元通讯连接，用于采用第一信号收发单元测量的数据解算所述定向钻井短节串列与所述第二井下工具串之间的位置关系；
所述控制器为闭环控制模块(11)，所述闭环控制模块设置于所述定向钻井短节串列中的任意承载短节中，所述闭环控制模块(11)分别与所述导向短节(1)和第一位置解算单元(5)通讯连接，用于采用第一位置解算单元(5)解算得到的所述定向钻井短节串列与目标井之间的位置关系控制所述定向钻井短节串列调整或保持与目标井眼(B)的预设相对位置关系。


7.如权利要求6所述的高曲率分支井位置控制装置，其特征在于，所述磁场发射装置(14)为磁体；
所述第二井下工具串包括第二钻柱(Z)，所述第二钻柱能够驱动所述磁体旋转，从而产生交变的待测磁场；
或，
所述第二钻柱和所述磁体之间连接有马达，所述马达能够驱动所述磁体旋转，从而于产生交变的待测磁场；
或，所述第二钻柱通过第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐梓辰，
申请(专利权)人：徐梓辰，
类型：发明
国别省市：北京;11