CN111577133B - 一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，属于石油钻井技术领域，其特征在于，包括以下步骤：a、通过***控制柜接收旋转导向地面工作机的开启指令信号，接收开启指令信号后，节流阀打开；b、***控制柜开始解码和编码，将指令转成气动执行器的开关和持续时间，推动气动针型阀执行开启和关闭的动作，钻井液通过旋转导向指令下传装置的高压过滤器和节流阀，将高压钻井液转为低压钻井液，完成泄流；c、下传指令结束后，***控制柜接收旋转导向地面工作机的关闭指令信号，节流阀关闭。本发明操作简便，能够有效将高压降为低压，减少对下传装置的冲蚀，指令下传安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及到石油钻井技术领域，尤其涉及一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法。
背景技术
旋转导向***是在钻柱旋转钻进时，随钻实时完成导向功能的一种导向式钻井***，旋转导向***工作模式通过编码记录在工具内部，当工程师需要改变工作模式，通过改变顶驱转速或者排量来实现编码下传给工具识别，工具在识别到编码以后切换工作模式，以脉冲信号传出至地面。
目前下传指令的方式主要有以下两种：其一是，以改变顶驱转速为基础的方法，通过将“1”和“0”编码对应为顶驱转速高低。当需要下传指令时，司钻将钻头提离井底并保持顶驱高转速一定时间，然后按照编码对应高低转速快速调整顶驱转速，每个转速保持一定时间，反复以往完成一系列编码。其二是，以改变泥浆排量为基础的方法，通过将“1” 和“0”泥浆脉冲编码对应为泥浆泵“开”和“关”，或将“1” 和“0”泥浆脉冲编码对应为泥浆泵高低排量。当需要下传指令时，通过结合泥浆泵“开”“关”状态及时间进行编码，形成特定的编码以便进行地面指令的下传，或通过手动调节泥浆泵排量，结合泵的排量及时间，形成特定的编码以便进行地面指令的下传。
公开号为CN 102022082A，公开日为2011年04月20日的中国专利文献公开了一种控制旋转导向钻井工具的地面指令下传方法，包括以下步骤：地面控制***发送地面控制指令；泥浆泵泵送泥浆；指令转换单元将该指令转换为时间流量变化参数后，发送到泥浆流量控制阀；泥浆流量控制阀分流泥浆泵泵送的泥浆；旋转导向钻井工具中指令解析单元解析地面控制指令；旋转导向钻井工具中控制单元控制旋转导向钻井工具动作。
该专利文献公开的一种控制旋转导向钻井工具的地面指令下传方法，其装置能够将地面控制指令发送到旋转导向钻井工具，指令发送过程中泥浆泵无需停止，避免岩屑沉积导致的井下故障。但是，泥浆流量控制阀使用管路为高压管汇，易对装置造成冲蚀，不仅缩短了装置的使用寿命，而且安全可靠性差。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，本发明操作简便，能够有效将高压降为低压，减少对下传装置的冲蚀，指令下传安全可靠。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、通过***控制柜接收旋转导向地面工作机的开启指令信号，接收开启指令信号后，节流阀打开；
b、***控制柜开始解码和编码，将指令转成气动执行器的开关和持续时间，推动气动针型阀执行开启和关闭的动作，钻井液通过旋转导向指令下传装置的高压过滤器和节流阀，将高压钻井液转为低压钻井液，完成泄流；
c、下传指令结束后，***控制柜接收旋转导向地面工作机的关闭指令信号，节流阀关闭。
所述步骤b中，解码具体是指旋转导向的工作模式解码成0和1的编码组合，编码是指将0编为气动执行器的关，关闭持续时间为5-15s，将1编为气动执行器的开，开启持续时间为5-15s。
所述步骤b中，将高压钻井液转为低压钻井液具体是指将28-35MPa的钻井液降为8-15MPa的钻井液。
所述旋转导向指令下传装置，包括立管、隔离阀、高压过滤器、节流阀、缓冲短接、隔离旋塞阀和用于连接泥浆罐的气动针形阀，高压过滤器通过隔离阀与立管连接，节流阀连接在立管上，节流阀位于高压过滤器下方，缓冲短接的一端与节流阀连接，缓冲短接的另一端通过隔离旋塞阀与气动针形阀连接。
所述节流阀与高压过滤器之间设置有安全旋塞阀，安全旋塞阀固定在立管上。
所述气动针形阀包括阀座、阀芯和阀笼，阀芯设置在阀笼内，阀笼设置在阀座上，阀座、阀芯和阀笼为一体成型而成。
所述高压过滤器呈筒状，高压过滤器包括筒体和固定在筒体内的滤网，滤网上均匀布置有多个直径为4mm的圆孔，滤网的直径为80cm。
所述缓冲短接上设置有变扣，节流阀通过变扣与缓冲短接连接，变扣的外壁固定有加强层，变扣的内壁固定有涂层。
所述缓冲短接上固定有第一压力表，气动针形阀上固定有第二压力表。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
1、本发明，“a、通过***控制柜接收旋转导向地面工作机的开启指令信号，接收开启指令信号后，节流阀打开；b、***控制柜开始解码和编码，将指令转成气动执行器的开关和持续时间，推动气动针型阀执行开启和关闭的动作，钻井液通过旋转导向指令下传装置的高压过滤器和节流阀，将高压钻井液转为低压钻井液，完成泄流；c、下传指令结束后，***控制柜接收旋转导向地面工作机的关闭指令信号，节流阀关闭”，整个下传过程操作简便，能够有效将高压降为低压，减少对下传装置的冲蚀，指令下传安全可靠。
2、本发明，步骤b中，解码具体是指旋转导向的工作模式解码成0和1的编码组合，编码是指将0编为气动执行器的关，关闭持续时间为5-15s，将1编为气动执行器的开，开启持续时间为5-15s，使得整个气动执行器的开关更加灵活，便于实现气动针型阀灵活的执行开启和关闭的动作，保障下传指令执行的安全可靠。
3、本发明，步骤b中，将高压钻井液转为低压钻井液具体是指将28-35MPa的钻井液降为8-15MPa的钻井液，使得整个下传操作处于低压状态，进一步提高了安全性。
4、本发明，旋转导向指令下传装置，包括立管、隔离阀、高压过滤器、节流阀、缓冲短接、隔离旋塞阀和用于连接泥浆罐的气动针形阀，高压过滤器通过隔离阀与立管连接，节流阀连接在立管上，节流阀位于高压过滤器下方，缓冲短接的一端与节流阀连接，缓冲短接的另一端通过隔离旋塞阀与气动针形阀连接，通过节流阀能够根据立管压力调节开度，降低下游压力及泄流流体流速，使整个下游***处于低压状态，缓冲短接能够有效降低泄流流速，降低安全风险，较现有技术而言，能够有效将高压降为低压，减少对下传装置的冲蚀，提高使用寿命和安全性。
5、本发明，节流阀与高压过滤器之间设置有安全旋塞阀，安全旋塞阀固定在立管上，通过设置安全旋塞阀，使得开关更加迅速，流体阻力更小，角行程操作快，提高安全性。
6、本发明，气动针形阀包括阀座、阀芯和阀笼，阀芯设置在阀笼内，阀笼设置在阀座上，阀座、阀芯和阀笼为一体成型而成，提高了气动针形阀的整体结构强度，保障了使用稳定性。
7、本发明，高压过滤器呈筒状，高压过滤器包括筒体和固定在筒体内的滤网，滤网上均匀布置有多个直径为4mm的圆孔，滤网的直径为80cm，保障了过流流量，且具有良好的过滤效果。
8、本发明，缓冲短接上设置有变扣，节流阀通过变扣与缓冲短接连接，变扣的外壁固定有加强层，变扣的内壁固定有涂层，能够延缓节流后紊流流体的冲刷，延长使用寿命，降低安全风险。
9、本发明，缓冲短接上固定有第一压力表，气动针形阀上固定有第二压力表，能够实时的监测流体压力，进一步提高安全性。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明，其中：
图1为本发明旋转导向指令下传装置的结构示意图；
图2为本发明气动针形阀的结构示意图；
图3为本发明高压过滤器的结构示意图；
图4为本发明变扣的结构示意图；
图中标记：1、立管，2、隔离阀，3、高压过滤器，4、节流阀，5、缓冲短接，6、隔离旋塞阀，7、气动针形阀，8、安全旋塞阀，9、阀座，10、阀芯，11、阀笼，12、筒体，13、滤网，14、变扣，15、加强层，16、涂层，17、第一压力表，18、第二压力表，19、***控制柜，20、气动执行器。
具体实施方式
实施例1
参见图1，一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，包括以下步骤：
a、通过***控制柜19接收旋转导向地面工作机的开启指令信号，接收开启指令信号后，节流阀4打开；
b、***控制柜19开始解码和编码，将指令转成气动执行器20的开关和持续时间，推动气动针型阀执行开启和关闭的动作，钻井液通过旋转导向指令下传装置的高压过滤器3和节流阀4，将高压钻井液转为低压钻井液，完成泄流；
c、下传指令结束后，***控制柜19接收旋转导向地面工作机的关闭指令信号，节流阀4关闭。
“a、通过***控制柜19接收旋转导向地面工作机的开启指令信号，接收开启指令信号后，节流阀4打开；b、***控制柜19开始解码和编码，将指令转成气动执行器20的开关和持续时间，推动气动针型阀执行开启和关闭的动作，钻井液通过旋转导向指令下传装置的高压过滤器3和节流阀4，将高压钻井液转为低压钻井液，完成泄流；c、下传指令结束后，***控制柜19接收旋转导向地面工作机的关闭指令信号，节流阀4关闭”，整个下传过程操作简便，能够有效将高压降为低压，减少对下传装置的冲蚀，指令下传安全可靠。
实施例2
参见图1，一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，包括以下步骤：
a、通过***控制柜19接收旋转导向地面工作机的开启指令信号，接收开启指令信号后，节流阀4打开；
b、***控制柜19开始解码和编码，将指令转成气动执行器20的开关和持续时间，推动气动针型阀执行开启和关闭的动作，钻井液通过旋转导向指令下传装置的高压过滤器3和节流阀4，将高压钻井液转为低压钻井液，完成泄流；
c、下传指令结束后，***控制柜19接收旋转导向地面工作机的关闭指令信号，节流阀4关闭。
所述步骤b中，解码具体是指旋转导向的工作模式解码成0和1的编码组合，编码是指将0编为气动执行器20的关，关闭持续时间为5s，将1编为气动执行器20的开，开启持续时间为5s。
实施例3
参见图1，一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，包括以下步骤：
a、通过***控制柜19接收旋转导向地面工作机的开启指令信号，接收开启指令信号后，节流阀4打开；
b、***控制柜19开始解码和编码，将指令转成气动执行器20的开关和持续时间，推动气动针型阀执行开启和关闭的动作，钻井液通过旋转导向指令下传装置的高压过滤器3和节流阀4，将高压钻井液转为低压钻井液，完成泄流；
c、下传指令结束后，***控制柜19接收旋转导向地面工作机的关闭指令信号，节流阀4关闭。
所述步骤b中，解码具体是指旋转导向的工作模式解码成0和1的编码组合，编码是指将0编为气动执行器20的关，关闭持续时间为10s，将1编为气动执行器20的开，开启持续时间为10s。
所述步骤b中，将高压钻井液转为低压钻井液具体是指将28MPa的钻井液降为8MPa的钻井液。
实施例4
参见图1，一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，包括以下步骤：
a、通过***控制柜19接收旋转导向地面工作机的开启指令信号，接收开启指令信号后，节流阀4打开；
b、***控制柜19开始解码和编码，将指令转成气动执行器20的开关和持续时间，推动气动针型阀执行开启和关闭的动作，钻井液通过旋转导向指令下传装置的高压过滤器3和节流阀4，将高压钻井液转为低压钻井液，完成泄流；
c、下传指令结束后，***控制柜19接收旋转导向地面工作机的关闭指令信号，节流阀4关闭。
所述步骤b中，解码具体是指旋转导向的工作模式解码成0和1的编码组合，编码是指将0编为气动执行器20的关，关闭持续时间为15s，将1编为气动执行器20的开，开启持续时间为15s。
所述步骤b中，将高压钻井液转为低压钻井液具体是指将30MPa的钻井液降为11MPa的钻井液。
实施例5
参见图1，一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，包括以下步骤：
a、通过***控制柜19接收旋转导向地面工作机的开启指令信号，接收开启指令信号后，节流阀4打开；
b、***控制柜19开始解码和编码，将指令转成气动执行器20的开关和持续时间，推动气动针型阀执行开启和关闭的动作，钻井液通过旋转导向指令下传装置的高压过滤器3和节流阀4，将高压钻井液转为低压钻井液，完成泄流；
c、下传指令结束后，***控制柜19接收旋转导向地面工作机的关闭指令信号，节流阀4关闭。
所述步骤b中，解码具体是指旋转导向的工作模式解码成0和1的编码组合，编码是指将0编为气动执行器20的关，关闭持续时间为15s，将1编为气动执行器20的开，开启持续时间为15s。
所述步骤b中，将高压钻井液转为低压钻井液具体是指将35MPa的钻井液降为15MPa的钻井液。
所述旋转导向指令下传装置，包括立管1、隔离阀2、高压过滤器3、节流阀4、缓冲短接5、隔离旋塞阀6和用于连接泥浆罐的气动针形阀7，高压过滤器3通过隔离阀2与立管1连接，节流阀4连接在立管1上，节流阀4位于高压过滤器3下方，缓冲短接5的一端与节流阀4连接，缓冲短接5的另一端通过隔离旋塞阀6与气动针形阀7连接。
旋转导向指令下传装置，包括立管1、隔离阀2、高压过滤器3、节流阀4、缓冲短接5、隔离旋塞阀6和用于连接泥浆罐的气动针形阀7，高压过滤器3通过隔离阀2与立管1连接，节流阀4连接在立管1上，节流阀4位于高压过滤器3下方，缓冲短接5的一端与节流阀4连接，缓冲短接5的另一端通过隔离旋塞阀6与气动针形阀7连接，通过节流阀4能够根据立管1压力调节开度，降低下游压力及泄流流体流速，使整个下游***处于低压状态，缓冲短接5能够有效降低泄流流速，降低安全风险，较现有技术而言，能够有效将高压降为低压，减少对下传装置的冲蚀，提高使用寿命和安全性。
实施例6
参见图1和图2，一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，包括以下步骤：
a、通过***控制柜19接收旋转导向地面工作机的开启指令信号，接收开启指令信号后，节流阀4打开；
b、***控制柜19开始解码和编码，将指令转成气动执行器20的开关和持续时间，推动气动针型阀执行开启和关闭的动作，钻井液通过旋转导向指令下传装置的高压过滤器3和节流阀4，将高压钻井液转为低压钻井液，完成泄流；
c、下传指令结束后，***控制柜19接收旋转导向地面工作机的关闭指令信号，节流阀4关闭。
所述步骤b中，解码具体是指旋转导向的工作模式解码成0和1的编码组合，编码是指将0编为气动执行器20的关，关闭持续时间为15s，将1编为气动执行器20的开，开启持续时间为15s。
所述步骤b中，将高压钻井液转为低压钻井液具体是指将35MPa的钻井液降为15MPa的钻井液。
所述旋转导向指令下传装置，包括立管1、隔离阀2、高压过滤器3、节流阀4、缓冲短接5、隔离旋塞阀6和用于连接泥浆罐的气动针形阀7，高压过滤器3通过隔离阀2与立管1连接，节流阀4连接在立管1上，节流阀4位于高压过滤器3下方，缓冲短接5的一端与节流阀4连接，缓冲短接5的另一端通过隔离旋塞阀6与气动针形阀7连接。
所述节流阀4与高压过滤器3之间设置有安全旋塞阀8，安全旋塞阀8固定在立管1上。
所述气动针形阀7包括阀座9、阀芯10和阀笼11，阀芯10设置在阀笼11内，阀笼11设置在阀座9上，阀座9、阀芯10和阀笼11为一体成型而成。
节流阀4与高压过滤器3之间设置有安全旋塞阀8，安全旋塞阀8固定在立管1上，通过设置安全旋塞阀8，使得开关更加迅速，流体阻力更小，角行程操作快，提高安全性。
气动针形阀7包括阀座9、阀芯10和阀笼11，阀芯10设置在阀笼11内，阀笼11设置在阀座9上，阀座9、阀芯10和阀笼11为一体成型而成，提高了气动针形阀7的整体结构强度，保障了使用稳定性。
实施例7
参见图1-图4，一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，包括以下步骤：
a、通过***控制柜19接收旋转导向地面工作机的开启指令信号，接收开启指令信号后，节流阀4打开；
b、***控制柜19开始解码和编码，将指令转成气动执行器20的开关和持续时间，推动气动针型阀执行开启和关闭的动作，钻井液通过旋转导向指令下传装置的高压过滤器3和节流阀4，将高压钻井液转为低压钻井液，完成泄流；
c、下传指令结束后，***控制柜19接收旋转导向地面工作机的关闭指令信号，节流阀4关闭。
所述步骤b中，解码具体是指旋转导向的工作模式解码成0和1的编码组合，编码是指将0编为气动执行器20的关，关闭持续时间为15s，将1编为气动执行器20的开，开启持续时间为15s。
所述步骤b中，将高压钻井液转为低压钻井液具体是指将35MPa的钻井液降为15MPa的钻井液。
所述旋转导向指令下传装置，包括立管1、隔离阀2、高压过滤器3、节流阀4、缓冲短接5、隔离旋塞阀6和用于连接泥浆罐的气动针形阀7，高压过滤器3通过隔离阀2与立管1连接，节流阀4连接在立管1上，节流阀4位于高压过滤器3下方，缓冲短接5的一端与节流阀4连接，缓冲短接5的另一端通过隔离旋塞阀6与气动针形阀7连接。
所述节流阀4与高压过滤器3之间设置有安全旋塞阀8，安全旋塞阀8固定在立管1上。
所述气动针形阀7包括阀座9、阀芯10和阀笼11，阀芯10设置在阀笼11内，阀笼11设置在阀座9上，阀座9、阀芯10和阀笼11为一体成型而成。
所述高压过滤器3呈筒状，高压过滤器3包括筒体12和固定在筒体12内的滤网13，滤网13上均匀布置有多个直径为4mm的圆孔，滤网13的直径为80cm。
所述缓冲短接5上设置有变扣14，节流阀4通过变扣14与缓冲短接5连接，变扣14的外壁固定有加强层15，变扣14的内壁固定有涂层16。
所述缓冲短接5上固定有第一压力表17，气动针形阀7上固定有第二压力表18。
高压过滤器3呈筒状，高压过滤器3包括筒体12和固定在筒体12内的滤网13，滤网13上均匀布置有多个直径为4mm的圆孔，滤网13的直径为80cm，保障了过流流量，且具有良好的过滤效果。
缓冲短接5上设置有变扣14，节流阀4通过变扣14与缓冲短接5连接，变扣14的外壁固定有加强层15，变扣14的内壁固定有涂层16，能够延缓节流后紊流流体的冲刷，延长使用寿命，降低安全风险。
缓冲短接5上固定有第一压力表17，气动针形阀7上固定有第二压力表18，能够实时的监测流体压力，进一步提高安全性。
Claims (8)
1.一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、通过***控制柜（19）接收旋转导向地面工作机的开启指令信号，接收开启指令信号后，节流阀（4）打开；
b、***控制柜（19）开始解码和编码，将指令转成气动执行器（20）的开关和持续时间，推动气动针型阀执行开启和关闭的动作，钻井液通过旋转导向指令下传装置的高压过滤器（3）和节流阀（4），将高压钻井液转为低压钻井液，完成泄流；
c、下传指令结束后，***控制柜（19）接收旋转导向地面工作机的关闭指令信号，节流阀（4）关闭。
2.根据权利要求1所述的一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，其特征在于：所述步骤b中，解码具体是指旋转导向的工作模式解码成0和1的编码组合，编码是指将0编为气动执行器（20）的关，关闭持续时间为5-15s，将1编为气动执行器（20）的开，开启持续时间为5-15s。
3.根据权利要求1所述的一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，其特征在于：所述步骤b中，将高压钻井液转为低压钻井液具体是指将28-35MPa的钻井液降为8-15MPa的钻井液。
4.根据权利要求1所述的一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，其特征在于：所述旋转导向指令下传装置，包括立管（1）、隔离阀（2）、高压过滤器（3）、节流阀（4）、缓冲短接（5）、隔离旋塞阀（6）和用于连接泥浆罐的气动针形阀（7），高压过滤器（3）通过隔离阀（2）与立管（1）连接，节流阀（4）连接在立管（1）上，节流阀（4）位于高压过滤器（3）下方，缓冲短接（5）的一端与节流阀（4）连接，缓冲短接（5）的另一端通过隔离旋塞阀（6）与气动针形阀（7）连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，其特征在于：所述节流阀（4）与高压过滤器（3）之间设置有安全旋塞阀（8），安全旋塞阀（8）固定在立管（1）上。
6.根据权利要求4所述的一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，其特征在于：所述高压过滤器（3）呈筒状，高压过滤器（3）包括筒体（12）和固定在筒体（12）内的滤网（13），滤网（13）上均匀布置有多个直径为4mm的圆孔，滤网（13）的直径为80cm。
7.根据权利要求4所述的一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，其特征在于：所述缓冲短接（5）上设置有变扣（14），节流阀（4）通过变扣（14）与缓冲短接（5）连接，变扣（14）的外壁固定有加强层（15），变扣（14）的内壁固定有涂层（16）。
8.根据权利要求4所述的一种基于两级节流的旋转导向指令下传方法，其特征在于：所述缓冲短接（5）上固定有第一压力表（17），气动针形阀（7）上固定有第二压力表（18）。
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