一种煤矿钻进可远程控制双重纠偏方法及装置

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1.本发明涉及智能钻井轨迹控制技术领域，特别涉及一种煤矿钻进可远程控制双重纠偏方法及装置。

背景技术：

2.煤炭是我国的主体能源，随着浅层煤炭的日渐缺乏，千米深部煤炭的钻采技术来提升煤炭开采的产量和改变钻井技术的安全作业显得尤为重要。采用反井钻井法工艺钻进煤炭主要通道是目前广泛采用的技术。但是在煤矿中钻进几百米甚至上千米的竖井或一定斜度的斜井发生钻孔轨迹偏斜是必然的，但如果钻孔偏差过大将会影响大直径钻头扩孔反井刷大的过程，甚至会损坏钻具，造成不可逆的安全事故以及巨大的经济损失。为了准确控制钻进方向，智能控制的纠偏技术及钻具装置就成为煤矿深井钻孔的关键技术。目前的纠偏技术还存在一些不易克服的客观影响因素制约或结构复杂、价格昂贵、技术垄断，而不适用于在煤矿深井钻孔中使用。因而要求研究出适用于煤矿深井来保证钻井轨迹精准稳直纠偏技术是重要之举。

技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明提出一种煤矿钻进可远程控制双重纠偏方法及装置，为克服煤矿深井纠偏工具结构复杂、价格昂贵、技术垄断或者不适用于煤矿钻进深度的缺点。
4.本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
5.本发明提出了一种煤矿钻进可远程控制双重纠偏方法及装置，根据惯性姿态测量系统(303)对钻具姿态的实时测量，计算的姿态角参数，通过微处理器根据姿态角偏差计算，确定好钻具装置需纠偏的方位和位移，通过远程平台控制双重纠偏系统，进而实现钻井轨迹纠偏；
6.本发明提供的一种煤矿钻进可远程控制双重纠偏方法及装置，其结构包括外壳(1)、惯性测量短节(2)、双重纠偏控制短节(3)和钻头(4)；
7.本发明的有益效果：
8.本发明与现有技术相比，利用本方法进行煤矿深井进行纠偏，将充分利用钻孔用泵的能力；提供的双重纠偏钻具具有纠偏精度准确，远程控制安全，降低钻孔成本等优点。
9.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
附图说明：
10.图1为本发明双重纠偏装置的结构示意图。
11.图2为本发明双重纠偏系统过程示意图。
12.图3是本发明双重纠偏控制系统示意图。
13.图4是本发明双重纠偏控制具体流程图。
14.图5是本发明双重纠偏装置的支撑板纠偏控制系统结构示意图。
15.图6是本发明双重纠偏装置的钻井液水力纠偏控制系统结构示意图。
具体实施方式：
16.下面结合实施及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
17.本发明提出了一种煤矿钻进可远程控制双重纠偏方法及装置，根据惯性姿态测量系统(303)对钻具姿态的实时测量，计算的姿态角参数，通过微处理器根据姿态角偏差计算，确定好钻具装置需纠偏的方位和位移，通过远程平台控制双重纠偏系统，进而实现钻井轨迹纠偏；
18.本发明的可远程控制纠偏方法具体是采用包括以下步骤的方法：
19.s1.根据惯性姿态测量系统(303)的测量装置的实时姿态角；
20.s2.首先通过微处理对测量结果进行误差姿态计算，确定纠偏方位和位移；
21.s3.根据方差和位移，通过远程控制平台(301)，对井下钻进装置启动双重纠偏控制系统(302)；
22.s4.首先启动支撑板执行机构纠偏系统(304)，然后对纠偏后的测量结果进行测量计算，待轨迹结果满足实际要求后，缓慢停止支撑板执行机构纠偏系统(304)的支撑板纠偏动作，钻进一段时间后，待轨迹回归到预设轨迹时，关闭支撑板执行机构纠偏系统(304)，继续正常钻进；若采用支撑板执行机构纠偏系统(304)进行纠偏后，仍无法改变较大偏斜角度，超过支撑板执行机构纠偏系统(304)纠偏范围，则启动钻井液水力纠偏系统(305)进行双重轨迹纠偏，直至满足纠偏要求为止。待轨迹结果满足实际要求后，停止钻井液水力纠偏系统(305)，单独启动支撑板执行机构纠偏系统(304)进行正常纠偏钻进，直至轨迹回到预设轨迹为止；
23.本发明提供的一种煤矿钻进可远程控制双重纠偏方法及装置，包括外壳(1)、惯性测量短节(2)、双重纠偏控制短节(3)和钻头(4)；
24.上述的外壳(1)内部呈空心，顶端与底端设有螺纹；
25.上述的随钻测量短节(2)位于外壳内腔中，与双重纠偏控制短节顶端呈螺纹连接；
26.上述的双重纠偏控制短节(3)包括支撑板执行机构纠偏系统(304)与钻井液水力纠偏系统(305)，支撑板执行机构纠偏系统(304)与钻井液水力纠偏系统(305)，均位于外壳内腔中，所述纠偏控制短节顶端与随钻测量短节底端通过螺纹连接；
27.上述的钻头(4)包括改进型pdc钻头、水力纠偏喷嘴和钻头主体，所述改进型pdc钻头安装在钻头主体的底部，所述钻头的顶部与所述双重纠偏控制短节(3)尾端通过螺纹连接，钻头上设有水力纠偏喷嘴，喷嘴与水力纠偏系统通知控制阀连接，构成可控水射流通道，且利用钻井正常用泵通过外壳提供的水力驱动；
28.上述的支撑板执行机构纠偏系统(304)包括液压系统壳体(30401)、油缸底座(30402)、缸套(30406)、活塞(30405)、支撑板(30403)，油缸底座(30402)与所述液压系统一体成型制成，所述油缸底座上设有四个安装盲孔，所述缸套(30406)与活塞为间隙配合，所述活塞(30405)能够在所述缸套内沿所述活塞的轴向移动，所述支撑板(30403)安装于活塞(304005)与缸套(30406)外部，通过缸套外部缸盖覆盖，所述缸盖(30406)与所述油缸底座(30402)固定连接，所述缸盖与支撑板之间两侧设有弹簧(30404)；上述的钻井液水力纠偏控制系统(305)包括旋转圆盘、定位套、定位件，所述旋转圆盘与钻具轴向成垂直安装，所述
定位套和定位件安装在旋转圆盘上；
29.上述的钻井液水力纠偏控制系统(305)包括旋转圆盘(30501)、定位套(30502)、定位件(30503)，所述旋转圆盘与钻具轴向成垂直安装，所述定位套(30502)和定位件(30503)安装在旋转圆盘上。
30.需要指出的是，上述实施举例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

技术特征：

1.一种煤矿钻进可远程控制双重纠偏方法及装置，其特征在于，根据惯性姿态测量系统(303)对钻具姿态的实时测量，计算的姿态角参数，通过微处理器根据姿态角偏差计算，确定好钻具装置需纠偏的方位和位移，通过远程平台(301)控制双重纠偏系统(302)，进而实现钻井轨迹纠偏。2.根据权利要求1所述的可远程控制纠偏方法，其特征在于，包括以下步骤的方法：s1.根据惯性姿态测量系统(303)的测量装置的实时姿态角；s2.首先通过微处理对测量结果进行误差姿态计算，确定纠偏方位和位移；s3.根据方差和位移，通过远程控制平台(301)，对井下钻进装置启动双重纠偏控制系统(302)；s4.首先启动支撑板执行机构纠偏系统(304)，然后对纠偏后的测量结果进行测量计算，待轨迹结果满足实际要求后，缓慢停止支撑板执行机构纠偏系统(304)的支撑板纠偏动作，钻进一段时间后，待轨迹回归到预设轨迹时，关闭支撑板执行机构纠偏系统(304)，继续正常钻进；若采用支撑板执行机构纠偏系统(304)进行纠偏后，仍无法改变较大偏斜角度，超过支撑板执行机构纠偏系统(304)纠偏范围，则启动钻井液水力纠偏系统(305)进行双重轨迹纠偏，直至满足纠偏要求为止。待轨迹结果满足实际要求后，停止钻井液水力纠偏系统(305)，单独启动支撑板执行机构纠偏系统(304)进行正常纠偏钻进，直至轨迹回到预设轨迹为止。3.一种煤矿钻进可远程控制双重纠偏方法及装置，其特征在于，包括外壳(1)、惯性测量短节(2)、双重纠偏控制短节(3)和钻头(4)。4.根据权利要求3所述的外壳(1)，其特征在于，所述外壳呈空心，顶端与底端均设有螺纹。5.根据权利要求3所述的随钻测量短节(2)，其特征在于，所述随钻测量系统(303)位于外壳内腔中，与双重纠偏控制短节顶端呈螺纹连接。6.根据权利要求3所述的双重纠偏控制短节(3)，其特征在于，纠偏控制短节(3)包括支撑板执行机构纠偏系统(304)与钻井液水力纠偏系统(305)，支撑板执行机构纠偏系统(304)与钻井液水力纠偏系统(305)，均位于外壳内腔中，所述纠偏控制短节顶端与随钻测量短节底端呈螺纹连接。7.根据权利要求3所述的钻头(4)，其特征在于，所述钻头(4)包括改进型pdc钻头、水力纠偏喷嘴和钻头主体，所述改进型pdc钻头安装在钻头主体的底部，所述钻头的顶部与所述双重纠偏控制短节(3)尾端通过螺纹连接，钻头上设有水力纠偏喷嘴，喷嘴与水力纠偏系统连同，构成水射流通道，且靠钻井正常用泵通过外壳提供的水力驱动。8.根据权利要求6所述的支撑板执行机构纠偏系统(304)，其特征在于，支撑板执行机构纠偏系统(304)包括液压系统壳体(30401)、油缸底座(30402)、缸套(30406)、活塞(30405)、支撑板(30403)，油缸底座(30402)与所述液压系统一体成型制成，所述油缸底座上设有四个安装盲孔，所述缸套(30406)与活塞为间隙配合，所述活塞(30405)能够在所述缸套内沿所述活塞的轴向移动，所述支撑板(30403)安装于活塞(304005)与缸套(30406)外部，通过缸套外部缸盖覆盖，所述缸盖(30406)与所述油缸底座(30402)固定连接，所述缸盖与支撑板之间两侧设有弹簧(30404)。9.根据权利要求6所述的钻井液水力纠偏控制系统(305)，其特征在于，钻井液水力纠
偏控制系统包括旋转圆盘(30501)、定位套(30502)、定位件(30503)，所述旋转圆盘与钻具轴向成垂直安装，所述定位套(30502)和定位件(30503)安装在旋转圆盘上。

技术总结

本发明公开了一种煤矿钻进可远程控制双重纠偏方法及装置，涉及智能钻井轨迹控制技术领域。可远程控制双重纠偏方法是根据惯性姿态测量系统对钻具姿态的实时测量、计算的姿态角参数，通过微处理器根据姿态偏差计算，确定好钻具系统需纠偏的方向，通过控制钻具的双重纠偏系统，进而实现钻井轨迹纠偏。所述的纠偏方法具体指：首先根据计算出的方向启动钻具的支撑板执行机构系统，通过支撑板的执行机构进行纠偏；若超出支撑板纠偏范围，启动钻井液水力纠偏系统进行水力射流纠偏，达到双重纠偏控制的效果，实现钻井轨迹双重纠偏。所述双重纠偏的装置包括外壳(1)、惯性测量系统(2)、双重纠偏系统(3)和钻头(4)。本发明具有结构紧凑，纠偏准确可靠的优点，可广泛应用于煤矿深井钻井轨迹纠偏的作业中，实现复杂地层深井稳直打快钻进的目标。钻进的目标。钻进的目标。