本发明专利技术属于地热能开发技术领域，用于解决现有的水平井对接装置不具备对钻井安全性与水平井偏离情况的分析功能，从而不能够保证钻井的精度以及安全性能的问题，具体是超短半径U型水平井对接装置及系统，包括钻井组件、驱动组件以及磁接组件，所述钻井组件包括主钻机与辅钻机，所述主钻机与辅钻机分别设在主钻井与辅助井处；所述驱动组件包括造斜马达与水平马达，所述造斜马达用于为向下钻井过程提供驱动，所述水平马达用于为水平钻井过程提供驱动；本发明专利技术可通过钻井检测模块对钻头工作时的各项数据进行采集分析，从而得到钻井系数，通过钻井系数对钻头钻井时的整体状态进行反馈，从而在出现钻头异常的情况下及时预警，保证施工安全性。工安全性。工安全性。
【技术实现步骤摘要】
超短半径U型水平井对接装置及系统
[0001]本专利技术属于地热能开发
，具体是超短半径U型水平井对接装置及系统。
技术介绍
[0002]地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量，透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方，高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。
[0003]现有的水平井对接装置不具备对钻井安全性与水平井偏离情况的分析功能，从而不能够保证钻井的精度以及安全性能；另外，在完成水平井对接后，现有的水平井对接装置不能够根据对接过程中的数据对该地区是否适合钻井进行分析，从而无法为后续水平井对接提供数据支撑，只能够根据常识与经验盲目选择对接区域。
[0004]针对上述技术问题，本申请提出一种超短半径U型水平井对接装置及系统。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供超短半径U型水平井对接装置及系统，用于解决现有的水平井对接装置无法对钻井安全性以及水平井偏离情况进行分析的问题，从而不能够保证钻井的精度以及安全性能的问题；本专利技术需要解决的技术问题为：如何提供一种可以对钻井安全性与水平井偏离情况进行分析的超短半径U型水平井对接装置及系统。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：超短半径U型水平井对接装置，包括钻井组件、驱动组件以及磁接组件，所述钻井组件包括主钻机与辅钻机，所述主钻机与辅钻机分别设在主钻井与辅助井处；所述驱动组件包括造斜马达与水平马达，所述造斜马达用于为向下钻井过程提供驱动，所述水平马达用于为水平钻井过程提供驱动；磁接组件包括旋磁探棒与磁性短接，磁性短接在水平马达带动作用下旋转产生交互磁源信号，旋磁探棒探测旋转磁源产生的交互磁源信号，通过磁信号的发射与接收对主钻机与连接点C1空间距离进行调节。
[0007]进一步地，该超短半径U型水平井对接装置的工作方法，包括以下步骤：步骤一：选定两口井，其中一口井为主钻井、另外一口井为辅助井，选中主钻井的侧钻靶点并标记为A，选中辅助井的侧钻靶点并标记为A1；步骤二：主钻机钻至对接区域起始点C后，主钻机起出水平马达，在水平马达与主钻机的钻头之间连接磁性短接后下至井底；步骤三：主钻机的磁性短接在水平马达带动作用下旋转产生交互磁源信号，辅钻机通过无磁管内的旋磁探棒探测旋转磁源产生的交互磁源信号，通过磁信号的发射与接收
对主钻机与连接点C1空间距离进行调节，使主钻机向连接点C1钻进；步骤四：步骤四：当主钻机1在C1处与辅钻机2对接时，则对接成功，当主钻机1在C1处出现对接偏移，则对接失败，辅钻机2向后退一米，并将辅钻机后退后的位置重新标记为C1，重复步骤三，直至对接成功。
[0008]超短半径U型水平井对接系统，包括处理器，所述处理器通信连接有钻井检测模块、偏离分析模块、地质分析模块以及存储模块；所述钻井检测模块用于对钻井过程中的安全性进行检测分析并得到钻井系数ZJ，将钻井系数与钻井阈值进行比较并通过比较结果对钻头的工作状态是否异常进行判定；所述偏离分析模块用于对水平钻井过程进行偏差分析并得到标准阈值BZmax，将隔水管的铺设长度值标记为水平旋进值SX，将水平旋进值SX与标准阈值BZmax进行比较并通过比较结果对偏离是否合格进行判定；所述地质分析模块用于通过钻井检测结果与偏离分析结果对钻井位置的地质进行分析并将地质等级判定为一等级、二等级或三等级。
[0009]进一步地，钻井系数ZJ的获取过程包括：获取钻头的振动数据ZD、噪音数据ZY以及转速数据ZS，钻头的振动数据为钻头进行钻井时产生的振动频率值，钻头的噪音数据为钻头进行钻井时产生噪声的分贝值；钻头的转速数据为钻头进行钻井时的转动速度与标准转速的差值的绝对值，标准转速由存储模块直接获取；通过对振动数据ZD、噪音数据ZY以及转速数据ZS进行数值计算得到钻井系数ZJ。
[0010]进一步地，钻井系数ZJ与钻井阈值ZJmax的比较过程包括：若钻井系数ZJ小于钻井阈值ZJmax，则判定钻头工作状态合格，钻井检测模块向处理器发送钻头正常信号；若钻井系数ZJ大于等于钻井阈值ZJmax，则判定钻头工作状态不合格，钻井检测模块向处理器发送钻头异常信号。
[0011]进一步地，标准阈值BZmax的获取过程包括：将主钻井与辅助井的地面距离标记为标准距离BJ，获取A靶点与A1靶点距离地面的垂直深度并分别标记为A
’
与A1
’
，获取主钻井由地面至靶点A处的内壁长度值并标记为ZX，获取辅助井由地面至靶点A1处的内壁长度值并标记为FX，以A
’
为一个直角边、ZX为斜边绘制一个直角三角形，将得到的三角形的另一个直角边的长度值标记为主偏离值ZP，同样的，以A1
’
为一个直角边、FX为斜边绘制一个直角三角形，将得到的三角形的另一个直角边的长度值标记为辅偏离值FP，通过对标准距离BJ、主偏离值ZP以及辅偏离值FP进行数值计算标准阈值BZmax。
[0012]进一步地，水平旋进值SX与标准阈值BZmax的比较过程包括：若水平旋进值SX小于标准阈值BZmax，则判定偏离分析结果为合格，偏离分析模块向处理器发送偏离合格信号；若水平旋进值SX大于等于标准阈值BZmax，则判定偏离分析结果为不合格，偏离分析模块向处理器发送偏离不合格信号。
[0013]进一步地，地质分析模块对钻井位置的地质进行分析的具体过程包括：将钻头钻井的开始时间与结束时间所形成的时段标记为钻井时长SC，将钻井时段分割为分析时段i，i=1，2，
…
，n，n为正整数，每一个分析时段i的时长均相等，将分析时段i内数值最大的钻井系数标记为钻井表现值ZBi，将分析时段i的钻井表现值建立钻井集合{ZB1，ZB2，
…
，ZBn}，
对钻井集合进行方差计算得到钻头表现值ZT，通过对钻井时长SC、钻头表现值ZT、水平旋进值SX以及标准距离BJ进行数值计算得到地质系数DZ，通过存储模块获取到地质阈值DZmin、DZmax，其中DZmin为最小地质阈值，DZmax为最大地质阈值，将地质系数DZ与地质阈值DZmin、DZmax进行比较并通过比较结果对地质等级进行判定；地质分析模块将地质等级发送至处理器。
[0014]进一步地，地质系数DZ与地质阈值DZmin、DZmax的比较过程包括：若DZ＜DZmin，则判定地质等级为三等级；若DZmin≤DZ≤DZmax，则判定地质等级为二等级；若DZ＞DZmax，则判定地质等级为一等级。
[0015]本专利技术具备下述有益效果：1、本专利技术可在取热不取水情况下实现地热资源的利用，使用范围不受地域、地下水资源限制，符合国家环保及“双碳”目标，改变了以往同井注采换热方式，换热段距离长可达700米以上，可以充分加热流经的注入水；主井眼采用超短半径水平钻井技术，可快速进入换热目的层本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.超短半径U型水平井对接装置，包括钻井组件、驱动组件以及磁接组件，其特征在于，所述钻井组件包括主钻机（1）与辅钻机（2），所述主钻机（1）与辅钻机（2）分别设在主钻井与辅助井处；所述驱动组件包括造斜马达与水平马达，所述造斜马达用于为向下钻井过程提供驱动，所述水平马达用于为水平钻井过程提供驱动；磁接组件包括旋磁探棒（3）与磁性短接（4），磁性短接（4）在水平马达带动作用下旋转产生交互磁源信号，旋磁探棒（3）探测旋转磁源产生的交互磁源信号，通过磁信号的发射与接收对主钻机（1）与连接点C1空间距离进行调节。2.根据权利要求1所述的超短半径U型水平井对接装置，其特征在于，该超短半径U型水平井对接装置的工作方法，包括以下步骤：步骤一：选定两口井，其中一口井为主钻井、另外一口井为辅助井，选中主钻井与辅助井的侧钻靶点并分别标记为A与A1；步骤二：主钻机（1）钻至对接区域起始点C后，主钻机（1）起出水平马达，在水平马达与主钻机（1）的钻头之间连接磁性短接（4）后下至井底；步骤三：主钻机（1）的磁性短接（4）在水平马达带动作用下旋转产生交互磁源信号，辅钻机（2）通过无磁管内的旋磁探棒（3）探测旋转磁源产生的交互磁源信号，通过磁信号的发射与接收对主钻机（1）与连接点C1空间距离进行调节，使主钻机（1）向连接点C1钻进；步骤四：当主钻机1在C1处与辅钻机（2）对接时，则对接成功，当主钻机1在C1处出现对接偏移，则对接失败，辅钻机（2）向后退一米，并将辅钻机（2）后退后的位置重新标记为C1，重复步骤三，直至对接成功。3.超短半径U型水平井对接系统，包括处理器，其特征在于，所述处理器通信连接有钻井检测模块、偏离分析模块、地质分析模块以及存储模块；所述钻井检测模块用于对钻井过程中的安全性进行检测分析并得到钻井系数ZJ，将钻井系数ZJ与钻井阈值ZJmax进行比较并通过比较结果对钻头的工作状态是否异常进行判定；所述偏离分析模块用于对水平钻井过程进行偏差分析并得到标准阈值BZmax，将隔水管的铺设长度值标记为水平旋进值SX，将水平旋进值SX与标准阈值BZmax进行比较并通过比较结果对偏离是否合格进行判定；所述地质分析模块用于通过钻井检测结果与偏离分析结果对钻井位置的地质进行分析并将地质等级判定为一等级、二等级或三等级。4.根据权利要求3所述的超短半径U型水平井对接系统，其特征在于，钻井系数ZJ的获取过程包括：获取钻头的振动数据ZD、噪音数据ZY以及转速数据ZS，钻头的振动数据为钻头进行钻井时产生的振动频率值，钻头的噪音数据为钻头进行钻井时产生噪声的分贝值；钻头的转速数据为钻头进行钻井时的转动速度与标准转速的差值的绝对值，标准转速由存储模块直接获取；通过对振动数据ZD、噪音数据ZY以及转速数据ZS进行数值计算得到钻井系数ZJ。5.根据权利要求3所述的超短半径U型水平井对接系统，其特征在于，钻井系数ZJ...
【专利技术属性】
技术研发人员：李富国，李禹辰，窦淑萍，孙树文，由春梅，李锋，贾勇，
申请(专利权)人：大庆辰平钻井技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：
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