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随着钻探工程的不断拓展,各种高垂直度要求的钻井越来越多,但在某种程度上讲,由于地层的变化及其岩性的改变,底部钻具组合特性等的综合作用,井斜的发生是不可避免的。自动垂直钻井技术就是将控制的思想和方法应用到钻井工程中,即在钻头钻进过程中实时测取井眼的井斜和方位,通过实时控制钻具上纠偏机构的动作,而迫使钻头回到垂直方向(主动防斜)。
本论文以自动垂直钻井工具系统为对象,完成的主要研究内容包括:
(1)通过对自动垂直钻井系统与旋转导向钻井系统的介绍,分析比较了两个系统的异同,并在现场实际运用的基础上得出了自动垂直钻井系统新的要求。
(2)运用TRIZ理论对自动垂直钻井工具系统进行了方案设计,得出了新的设计方案。
(3)在分析自动垂直钻井工具系统组成和工作方式的基础上,应用了基于六加速度计的井斜和方位角测量新方法,通过推导得出了方位角计算公式,编制了VB程序求解方程。
(4)对方位角新的测量方法进行了精度分析,分析了存在的误差源,提出了相关的误差补偿方法,运用MATLAB软件对算法进行了仿真,得出了相关结论。