一种电动转盘扭摆系统及方法与流程

本发明涉及石油钻机旋转系统、滑动钻井，具体涉及一种电动转盘扭摆系统及方法。

背景技术：

1、石油钻机旋转系统、滑动钻井技术领域中，因定向井、水平井在提高单井产量和开发效益方面具有很大的优势，油气钻探开发也常选择这两种井型施工。为使钻柱按预期轨迹在地层中钻进，目前主要有旋转导向钻井、滑动钻井技术两种。滑动钻井技术只增加井下动力螺杆和定向测量仪器，较旋转导向钻井技术经济成本低，是当前国内主流控制井眼轨迹的手段。

2、但其缺点是在滑动钻井过程中，钻头及螺杆以上的钻柱不旋转，只能沿井眼轴向移动，在具体钻进过程中表现为钻压不能有效传递至钻头，导致机械钻速慢，钻井效率低，有时钻柱阻力突然释放也会导致井下动力螺杆制动，发生憋泵、钻柱快速倒转、钻柱粘卡等异常情况，给井下带来施工麻烦。

3、为了解决上述技术问题，本发明提出一种电动转盘扭摆系统及方法。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供了一种电动转盘扭摆系统及方法，尤其是在滑动时控制动力螺杆上部钻柱以设定的扭矩和转动角度，持续的进行正向反向旋转或正向反向扭摆，将静摩擦力变为动摩擦力，改变钻柱与井壁的粘合面积，极大的降低滑动钻井摩阻，提高钻井时效，同时有效的预防了粘卡。

2、本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

3、一种电动转盘扭摆方法，其特征是：包括以下步骤:

4、s01：获取井下钻具的规格及钻具最大上扣扭矩值；

5、s02：在小于钻具最大上扣扭矩值的范围内，设定电动转盘的转动方向和旋转圈数，选取旋转转速或旋转扭矩为一个设定定值设定；

6、s03：将s02中设定的数据储存在控制端内，然后通过用户端启动电动转盘的电机开始转动，带动电动转盘开始匀速旋转实现扭摆；

7、s04：电动转盘按照s02中设定的电动转盘转动方向和旋转圈数，以旋转转速或旋转扭矩值为判断标准，控制端接收传动端实时获取的旋转转速或旋转扭矩值与自身内部存储的设定值进行对比，当以设定的转动方向转动至设定旋转圈数时，电动转盘停止，并且同时匀速以设定的转动方向相反的方向进行转动，转动至设定旋转圈数，依次循环往复开始反复不同方向的转动；

8、s05：电动转盘带动井下的钻具在井内反复摆动，用于消除井壁吸附力，降低滑动托压，预防粘卡。

9、进一步地，所述的s02中通过用户端设定电动转盘的转动方向和旋转圈数，选取旋转转速或旋转扭矩为一个设定定值设定，转动方向和旋转圈数设定值及旋转转速定值或旋转扭矩定值通过信号传输给控制端储存。

10、进一步地，所述的s02中旋转圈数的设定以不能倒开井下钻具的钻井丝扣为准进行设定。

11、进一步地，所述的电动转盘转动方向为以电动转盘顺时针转动为正传，以电动转盘逆时针转动为反转。

12、进一步地，所述的s04中当以旋转转速为设定值时，电动转盘上的信号获取端获取电动转盘实时的旋转转速值及电动转盘的实时旋转圈数，同时将该实时的旋转转速值和实时旋转圈数传输给控制端，控制端将该实时的旋转转速值和实时旋转圈数与设定的旋转转速定值和设定旋转圈数进行比较，当实时的旋转转速值与设定的旋转转速定值相等，同时实时旋转圈数和设定旋转圈数相等，电动转盘暂停转动，且同时开始朝着最初设定的转动方向的反向匀速转动，转动至设定旋转圈数，依次循环往复带动井下钻具摆动。

13、进一步地，所述的s04中当以旋转扭矩为设定值时，电动转盘上的信号获取端获取电动转盘实时的旋转扭矩值及电动转盘的实时旋转圈数，同时将该实时的旋转扭矩值和实时旋转圈数传输给控制端，控制端将该实时的旋转扭矩值和实时旋转圈数与设定的旋转扭矩定值和设定旋转圈数进行比较，当实时的旋转扭矩值与设定的旋转扭矩定值相等，同时实时旋转圈数和设定旋转圈数相等，电动转盘暂停转动，且同时开始朝着最初设定的转动方向的反向转动，转动至设定旋转圈数，依次循环往复带动井下钻具摆动。

14、一种电动转盘扭摆系统，适用于一种电动转盘扭摆方法，包括用户端、控制端和传动端，用户端、控制端和传动端之间采用电信号连接，所述传动端为设置在电动转盘的驱动电机输出轴上的编码器和驱动电机转动的变频器，所述控制端为控制器，所述用户端为可进行人机交互的显示屏。

15、进一步地，还包括用于信号传输的中继器，所述的变频器和编码器分别与控制器电信号连接，所述变频器和编码器上的信号均分别通过中继器传输给控制器，所述可进行人机交互的显示屏与控制器电信号连接，所述可进行人机交互的显示屏的输入信号传输给控制器，控制器将输入信号通过中继器传输给变频器控制电机转动。

16、进一步地，所述的编码器为带绝对值的编码器，采用的型号是dxs58，可进行人机交互的显示屏采用的是西门子mp370触摸屏，所述可进行人机交互的显示屏内还设置有用于计数电动转盘转动圈数和转动的角度的脉冲计数模块。

17、进一步地，所述的控制器为plc可编程控制器，采用的是西门子s7-300。

18、本发明的有益效果是：

19、与现有技术相比，采用本发明电动转盘扭摆方法，通过控制电动转盘的转动，进而控制井下与电动转盘连接的钻具的扭摆，同时持续的正向反向旋转，将静摩擦力变为动摩擦力，极大的降低滑动钻井摩阻，提高钻井时效。

20、本发明的电动转盘扭摆控制系统兼容性好，适用于各型号电动转盘，具有角度扭摆和扭矩扭摆两种工作模式，安装与使用方便，适应性强，很好的预防了钻具粘卡，提高了滑动效率，预防了井下事故复杂。

技术特征：

1.一种电动转盘扭摆方法，其特征是：包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种电动转盘扭摆方法，其特征是：所述的s02中通过用户端设定电动转盘的转动方向和旋转圈数，选取旋转转速或旋转扭矩为一个设定定值设定，转动方向和旋转圈数设定值及旋转转速定值或旋转扭矩定值通过信号传输给控制端储存。

3.根据权利要求2所述的一种电动转盘扭摆方法，其特征是：所述的s02中旋转圈数的设定以不能倒开井下钻具的钻井丝扣为准进行设定。

4.根据权利要求3所述的一种电动转盘扭摆方法，其特征是：所述的电动转盘转动方向为以电动转盘顺时针转动为正传，以电动转盘逆时针转动为反转。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种电动转盘扭摆方法，其特征是：所述的s04中当以旋转转速为设定值时，电动转盘上的信号获取端获取电动转盘实时的旋转转速值及电动转盘的实时旋转圈数，同时将该实时的旋转转速值和实时旋转圈数传输给控制端，控制端将该实时的旋转转速值和实时旋转圈数与设定的旋转转速定值和设定旋转圈数进行比较，当实时的旋转转速值与设定的旋转转速定值相等，同时实时旋转圈数和设定旋转圈数相等，电动转盘暂停转动，且同时开始朝着最初设定的转动方向的反向匀速转动，转动至设定旋转圈数，依次循环往复带动井下钻具摆动。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种电动转盘扭摆方法，其特征是：所述的s04中当以旋转扭矩为设定值时，电动转盘上的信号获取端获取电动转盘实时的旋转扭矩值及电动转盘的实时旋转圈数，同时将该实时的旋转扭矩值和实时旋转圈数传输给控制端，控制端将该实时的旋转扭矩值和实时旋转圈数与设定的旋转扭矩定值和设定旋转圈数进行比较，当实时的旋转扭矩值与设定的旋转扭矩定值相等，同时实时旋转圈数和设定旋转圈数相等，电动转盘暂停转动，且同时开始朝着最初设定的转动方向的反向转动，转动至设定旋转圈数，依次循环往复带动井下钻具摆动。

7.一种电动转盘扭摆系统，适用于一种电动转盘扭摆方法，其特征是：包括用户端、控制端和传动端，用户端、控制端和传动端之间采用电信号连接，所述传动端为设置在电动转盘的驱动电机输出轴上的编码器和驱动电机转动的变频器，所述控制端为控制器，所述用户端为可进行人机交互的显示屏。

8.根据权利要求7所述的一种电动转盘扭摆系统，其特征是：还包括用于信号传输的中继器，所述的变频器和编码器分别与控制器电信号连接，所述变频器和编码器上的信号均分别通过中继器传输给控制器，所述可进行人机交互的显示屏与控制器电信号连接，所述可进行人机交互的显示屏的输入信号传输给控制器，控制器将输入信号通过中继器传输给变频器控制电机转动。

9.根据权利要求8所述的一种电动转盘扭摆系统，其特征是：所述的编码器为带绝对值的编码器，采用的型号是dxs58，可进行人机交互的显示屏采用的是西门子mp370触摸屏，所述可进行人机交互的显示屏内还设置有用于计数电动转盘转动圈数和转动的角度的脉冲计数模块。

10.根据权利要求9所述的一种电动转盘扭摆系统，其特征是：所述的控制器为plc可编程控制器，采用的是西门子s7-300。

技术总结本发明涉及石油钻机旋转系统、滑动钻井技术领域，具体涉及一种电动转盘扭摆系统及方法，采用本发明电动转盘扭摆方法，通过控制电动转盘的转动，进而控制井下与电动转盘连接的钻具的扭摆，同时持续的正向反向旋转，将静摩擦力变为动摩擦力，极大的降低滑动钻井摩阻，提高钻井时效；本发明的电动转盘扭摆控制系统兼容性好，适用于各型号电动转盘，具有角度扭摆和扭矩扭摆两种工作模式，安装与使用方便，适应性强，很好的预防了钻具粘卡，提高了滑动效率，预防了井下事故复杂。技术研发人员：强华,王鹏,张宏耀,王小红,李满江,张卫东,李占柱,王亚鹏,魏志峰,李达奇,牟静,魏海梅受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26