一种基于旋转导向钻进过程的检测优化系统及方法与流程

本发明涉及导向钻钻进，尤其涉及一种基于旋转导向钻进过程的检测优化系统及方法。

背景技术：

1、在旋转导向钻进过程中，精确的井眼轨迹控制对于确保钻探效率和安全至关重要。因此，开发能够实时监测和优化钻进参数的检测优化系统变得尤为重要。这些系统可以帮助操作人员及时调整钻头的方向和速度，避免钻头偏离预定轨迹，减少钻井风险，提高资源回收率。旋转导向钻进过程中的检测优化系统面临多种技术挑战，包括如何在高速旋转和复杂地质环境中保持传感器的稳定性和准确性，如何处理和分析大量的钻探数据以做出快速决策，以及如何集成先进的控制算法来优化钻进路径。此外，系统的可靠性和鲁棒性也是设计时必须考虑的因素，以确保在极端环境下的正常工作。

2、现有技术中，设置重力传感器可以对钻头的斜率和井斜进行实时检测，但是钻井过程中钻头、钻柱不可避免与岩石相互作用产生强烈的振动冲击，这些振动冲击是影响仪器性能、可靠性和寿命的主要因素，导致重力传感器的稳定性和精准性会受到影响。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种基于旋转导向钻进过程的检测优化系统及方法，以解决上述振动冲击影响重力传感器的稳定性和精准性的问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种基于旋转导向钻进过程的检测优化系统，包括钻头斜率监测系统，数据采集与传输系统，地面监控与分析系统，数据分析与决策支持系统，钻井参数调整系统和钻井优化策略系统；

4、所述钻头斜率监测系统包括重力传感器和保护系统，所述保护系统包括钻体，还包括有：

5、减震箱，其固定安装于钻体的内侧壁上，所述减震箱内滑动安装有滑板，所述滑板与减震箱内侧壁之间设有缓冲弹簧，所述滑板上固定安装有橡胶杆，所述减震箱底部开设有直径大于橡胶杆之间的通孔，所述橡胶杆底部固定安装于保护架外部，所述滑板上开设有阻尼孔，每当振动方向变化时，总会有减震箱来为该方向提供缓冲减震效果，达到了多方位的缓冲减震。

6、进一步的，所述保护架的输出端固定安装有连接线缆，所述保护架由前中后三个保护外壳和若干个连杆组成，若干个所述连杆将前中后三个保护外壳固定在一起组成整体型，连接线缆用于数据传输。

7、进一步的，所述减震箱、滑板、缓冲弹簧和橡胶杆的数量有四组，四组所述减震箱、滑板、缓冲弹簧和橡胶杆两两组间成九十度均匀分布，达到多方位的减震效果。

8、进一步的，所述保护架的入口处开设有凹槽，所述凹槽上滑动安装有直角梯形块，便于安装重力传感器。

9、进一步的，所述直角梯形块底部与凹槽内部之间设有弹性元件，所述直角梯形块的倾斜面朝向保护架外部，所述直角梯形块的直角面朝向保护架内部，弹性自动卡住重力传感器使其不会自动滑出。

10、进一步的，所述保护架上还设置有辅助机构，辅助机构包括滑环，所述滑环滑动安装于连杆上，所述滑环的数量有两个，两个所述滑环关于保护架中心对称分布，所述滑环的内侧壁上固定安装有软质毛刷，所述滑环外部固定安装有连体杆，软质毛刷对重力传感器外部进行清扫灰尘等杂质的操作。

11、进一步的，所述连体杆将两个滑环组成连接成一体，所述滑环外部转动安装有拉杆，所述拉杆顶部转动安装于橡胶杆外部，所述拉杆的数量有两个，两个所述拉杆关于橡胶杆中心对称分布达到同步性移动的效果。

12、进一步的，所述减震箱的出口处滑动安装有辅助筒，所述辅助筒外部与减震箱内侧壁之间设有弹性元件，所述辅助筒一端设有向外的沿边防止脱离减震箱，所述辅助筒另一端顶部设为环状弧形端，减小橡胶杆与辅助筒的摩擦损伤。

13、进一步的，所述辅助筒的环状弧形端设于减震箱外部而沿边设于减震箱内部，所述辅助筒底部的环状弧形端上转动安装有压杆，所述压杆底部转动安装于连体杆外部，所述辅助筒的外径与减震箱出口的直径相同，所述辅助筒的内径与橡胶杆的直径相同，通过设置有可向外伸出的辅助筒，能够根据振动物体的振幅变化自动调整，保证了折弯点角度的稳定性。

14、一种基于旋转导向钻进过程的检测优化方法，使用上述的一种基于旋转导向钻进过程的检测优化系统，包括以下步骤：

15、s1，安装，重力传感器安装在钻头后置部位，用于实时监测测量钻头的斜率和井斜，保护系统通过减少振动和冲击，对重力传感器的正常运作和提供准确数据起到了保护和优化的作用；

16、s2，使用，将重力传感器插入保护架中，重力传感器插入到保护架前端并与连接线缆接触连接，重力传感器将数据通过连接线缆传输到数据采集与传输系统，当钻体由于工作或斜率的变化而产生振动时，会产生多方位的振动，通过设计有四组减震箱、滑板、缓冲弹簧和橡胶杆两两组间成九十度均匀分布，每当振动方向变化时，总会有减震箱来为该方向提供缓冲减震效果，达到了多方位的缓冲减震，保护了重力传感器的安全性和稳定性，增加了精准性；

17、s3，辅助，当保护架振动位移时，保护架会拉动橡胶杆产生折弯，橡胶杆产生倾斜，橡胶杆便会通过一侧拉杆推动同一侧的滑环，而另一侧的拉杆拉动同一侧的滑环，滑环在橡胶杆和拉杆的配合下向前滑动，滑环便会带动软质毛刷对重力传感器外部进行清扫灰尘等杂质的操作；

18、s4，稳定，由于滑环的移动，滑环便会带动连体杆跟随向前移动，连体杆跟随向前移动便会拉动压杆底部跟随移动，压杆顶部便会拉动辅助筒向下滑出，在辅助筒向下滑出的过程中，橡胶杆与辅助筒环状弧形端处的折弯点也会同样跟随移动，由于橡胶杆被拉向外移动时，辅助筒也会向外移动，这样会保证橡胶杆与辅助筒环状弧形端处的折弯点角度稳定；

19、s5，通过数据采集与传输系统进行数据传输，随后依次进入地面监控与分析系统，数据分析与决策支持系统，钻井参数调整系统和钻井优化策略系统。

20、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

21、1、本发明，通过设计有四组减震箱、滑板、缓冲弹簧和橡胶杆两两组间成九十度均匀分布，每当振动方向变化时，总会有减震箱来为该方向提供缓冲减震效果，达到了多方位的缓冲减震，进而有效的保护了重力传感器在钻体工作过程中的安全性和稳定性，进而有效的增加了重力传感器监测钻头斜率的精准性，提高了整体的工作效率；

22、2、本发明，当保护架向连接线缆的方向振动位移时（即向前位移），保护架会拉动橡胶杆产生折弯，使得橡胶杆产生倾斜，橡胶杆便会通过一侧拉杆推动同一侧的滑环，而另一侧的拉杆拉动同一侧的滑环，使得滑环在橡胶杆和拉杆的配合下向前滑动，滑环便会带动软质毛刷对重力传感器外部进行清扫灰尘等杂质的操作，提高重力传感器的使用寿命，防止由于工作产生的振动激起的灰尘附着于重力传感器上影响正常使用；

23、3、本发明，通过设置有可向外伸出的辅助筒，能够根据振动物体的振幅变化自动调整，保证了折弯点角度的稳定性，避免了因折弯点角度变化导致的橡胶杆应力不均，优化了橡胶杆在动态条件下的力学性能，减少应力集中，延长橡胶杆的寿命，并且利用辅助筒的滑动代替复杂的机械或电子控制，设计简单，成本低，易于维护；

24、4、本发明，整个系统通过实时监测钻头斜率、钻进参数和井眼状态，结合数据传输与分析，形成闭环控制，提高钻进效率和精度，重力传感器作为关键组件，其数据是实现钻头斜率实时检测的基础，对整个检测优化系统至关重要。