煤矿井下近水平定向钻进智能化轨迹控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了煤矿井下近水平定向钻进智能化轨迹控制方法及系统，涉及煤矿井下钻探技术领域，通过对目标钻进区域进行数据采集，得到煤层探测数据集，构建煤层截面矢量图；通过搭建受力隐患分析模型，对各个分布煤层在煤层硬度、煤层散度和煤层稳定三个方面的指标进行分析，得到标识钻进安全隐患的隐患系数；基于隐患系数对钻具进行损坏风险分析，当达到一定的风险概率时下达工具面向角切换的指令；以上述指令传输对应的器具控制系统终端，来控制钻具的钻头方向来进行角度变化控制。解决了煤层钻进时器具损坏，容易导致钻具控制精度降低、定向不够准确的问题，实现了分析钻具的受力状态和钻进风险概率，优化控制方向，从而提高钻头角度的控制精度。头角度的控制精度。头角度的控制精度。

【技术实现步骤摘要】
煤矿井下近水平定向钻进智能化轨迹控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及煤矿井下钻探相关领域，具体涉及煤矿井下近水平定向钻进智能化轨迹控制方法及系统。

技术介绍

[0002]定向钻技术初期主要使用于石油钻井中，随着钻探技术的深入发展，与其他领域的结合、延展也发挥了重要的作用，比如煤炭、地质等领域，而近水平定向钻进技术是利用钻孔自然弯曲规律或采用专用工具使近水平钻孔轨迹按设计要求延伸至预定目标的钻探方法，将近水平定向钻进技术煤矿井下钻孔施工，能够满足目前煤矿井下钻探对于钻孔轨迹控制的高需求，更好为煤矿生产提供技术服务。
[0003]现阶段煤层的钻进大多会通过使用具有一定倾斜角度的钻具以此来保证钻进角度的控制，基于煤层钻进的目的，以规划好的路线控制钻具的钻进轨迹，但由于煤层复杂的分布状态，在实时钻进中容易造成钻头中煤渣散落、煤层坍塌等，从而影响后续的钻进工作。
[0004]目前，由于煤层开采时相应的器具及其容易发生损坏，难以满足煤层钻进时预先规划出的钻孔轨迹实施，当工具发生损坏时，也会导致钻具的钻头角度的方向控制精度降低、定向不够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.煤矿井下近水平定向钻进智能化轨迹控制方法，其特征在于，所述方法应用于煤矿钻进轨迹控制系统，所述系统与螺杆钻具装置通信连接，所述方法包括：对目标钻进区域进行煤层探测数据采集，得到煤层探测数据集；根据所述煤层探测数据集进行矢量状态构建，生成煤层截面矢量图；基于所述煤层截面矢量图，得到各个分布煤层；对所述各个分布煤层进行多指标计算，得到煤层硬度指标、煤层散度指标和煤层稳定指标；根据所述煤层硬度指标、煤层散度指标和煤层稳定指标进行钻进受力分析，得到第一隐患系数；根据所述第一隐患系数，输出路径切换指令；将所述路径切换指令发送至随钻轨迹控制系统进行指令解析，输出第一解析角，其中，所述随钻轨迹控制系统嵌于所述螺杆钻具装置中；以所述第一解析角，输出第一切换角，其中，所述第一切换角为所述螺杆钻具装置中钻头的实时工具面向角与所述第一解析角之间的变化角；以所述第一切换角对所述螺杆钻具装置的钻头进行角度控制。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述煤层探测数据集，确定煤层分布特征；按照所述煤层分布特征，确定预设钻进路径，将所述预设钻进路径输入所述随钻轨迹控制系统；判断是否接收所述路径切换指令，若接收所述路径切换指令，对所述螺杆钻具装置的钻头进行角度控制。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述螺杆钻具装置的几何构件信息，包括钻头信息、稳定器信息和钻杆信息；获取所述螺杆钻具装置的组成连接结构，其中，所述连接结构包括钻头
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稳定器的连接结构、稳定器
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钻杆的连接结构以及钻头
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钻杆的连接结构；根据所述几何构件信息和所述组成连接结构进行钻进受力限制条件分析，生成第一约束条件；将所述第一约束条件嵌入至所述随钻轨迹控制系统中进行钻进约束。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述几何构件信息和所述组成连接结构进行钻进受力限制条件分析，生成第一约束条件，包括：将所述几何构件信息和所述组成连接结构作为输入信息，输入至受力限制分析模型中，其中，所述受力限制分析模型包括多个受力分析指标，所述多个受力分析指标包括钻头旋转离心力、稳定器连接受力和钻杆弯矩形变力；根据所述钻头旋转离心力、稳定器连接受力和钻杆弯矩形变力，进行承受限制力分析，输出第一受力限值；以所述第一受力限值，生成所述第一约束条件。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述第一约束条件嵌入至所述随钻轨迹控制系统中进行钻进约束，方法还包括：根据所述煤层硬度指标、煤层散度指标和煤层稳定指标进行钻进受力分析，得到实时<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建，王力，焦先军，金新，程合玉，豆旭谦，张磊，陈洪岩，曾庆辉，杨轶，李明强，李浩，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：