本发明专利技术公开了一种液电脉冲等离子体导向钻井系统和钻井方法，钻井系统包括：导向钻头，导向钻头上设有用于对指定方向的岩石产生液电脉冲等离子体冲击波的放电电极；钻井管柱，钻井管柱包括随钻测量短节和脉冲短节，脉冲短节和放电电极电连接，用于为放电电极提供高压电脉冲；随钻测量短节和脉冲短节电连接，用于采集随钻测量数据；地面控制装置，与脉冲短节通信连接，用于根据随钻测量数据制定放电方案，并将放电方案传递给脉冲短节，以液电脉冲等离子体冲击波作为导向钻头钻进的主要导向动力，使得导向钻头整体的钻进方向得到控制，还能对井底和/或井壁上指定方向的岩石造成冲击，降低了岩石的力学强度，提高了导向钻头的整体破岩效率。整体破岩效率。整体破岩效率。
【技术实现步骤摘要】
液电脉冲等离子体导向钻井系统和钻井方法
[0001]本专利技术涉及钻井工程
，具体地涉及一种液电脉冲等离子体导向钻井系统和钻井方法。
技术介绍
[0002]在石油工程领域，导向钻井技术已经成为了油气勘探过程中不可或缺的重要工具。导向钻井技术主要使用高效能导向钻头、导向动力钻具和随钻测量工具，同时使用计算机软件，组成导向钻井系统，能够根据情况自由变更定向与开转盘两种工况，连续的完成定向造斜、增斜、稳斜、降斜等工作，而无需将组起钻更换钻具组合，既能完成高质量的井眼轨迹控制，又能提高作业效率。现代导向钻井技术主要包括滑动导向钻井与旋转导向钻井，其主要利用不同的钻具结构使导向钻头处产生针对指定方向的侧向力，以此控制井眼轨迹。
[0003]目前，各种新技术(如水射流、超临界CO2、微波等)在钻井领域的研究逐渐成为热点，然而这些新技术由于产生装置结构的复杂性，很难在对井底岩石高效破碎的同时实现导向钻进。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是为了提供一种液电脉冲等离子体导向钻井系统和钻井方法，该液电脉冲等离子体导向钻井系统和钻井方法具有高效破碎井底岩石，以及导向钻进的优点。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种液电脉冲等离子体导向钻井系统，钻井系统包括：
[0006]导向钻头，导向钻头上设有用于对指定方向的岩石产生液电脉冲等离子体冲击波的放电电极；
[0007]钻井管柱，钻井管柱包括随钻测量短节和脉冲短节，脉冲短节和放电电极电连接，用于为放电电极提供高压电脉冲；随钻测量短节和脉冲短节电连接，用于采集随钻测量数据；
[0008]地面控制装置，与脉冲短节通信连接，用于根据随钻测量数据制定放电方案，并将放电方案传递给脉冲短节。
[0009]在本专利技术的实施例中，随钻测量数据至少包括井斜角、方位角和装置角。
[0010]在本专利技术的实施例中，导向钻头上还设有多个导向钻头刀翼，多个导向钻头刀翼沿导向钻头的周向等间隔地设置，放电电极设置在导向钻头刀翼上以及相邻的导向钻头刀翼之间。
[0011]在本专利技术的实施例中，钻井系统还包括顶部驱动钻井装置，钻井管柱还包括钻柱，钻柱的一端和顶部驱动钻井装置驱动连接，钻柱的另一端和导向钻头连接，随钻测量短节和脉冲短节设置在钻柱上。
[0012]在本专利技术的实施例中，钻井系统还包括绝缘短节，绝缘短节设置在钻柱上并和导向钻头的上端连接。
[0013]在本专利技术的实施例中，脉冲短节中设有脉冲短节内钻井液流道，脉冲短节内钻井液流道的管壁和脉冲短节的外壳之间设有绝缘散热介质。
[0014]在本专利技术的实施例中，放电电极包括高压电极和与地层连接的接地电极，高压电极和脉冲短节电连接，接地电极和导向钻头连接，导向钻头上还设有用于喷出钻井液的钻井液喷嘴。
[0015]在本专利技术的实施例中，脉冲短节包括电连接的控制模块、信息传输模块、开关模块和储能模块，信息传输模块和地面控制装置通信连接，开关模块和放电电极电连接，储能模块包括多个并联的储能电容，多个储能电容的一端和开关模块、高压电极电连接，多个储能电容的另一端与地层连接。
[0016]在本专利技术的实施例中，脉冲短节还包括和储能模块电连接的升压整流模块，钻井系统还包括供能模块，升压整流模块和供能模块的正极电连接。
[0017]本专利技术第二方面提供一种液电脉冲等离子体导向钻井方法，该钻井方法包括：
[0018]确定液电脉冲等离子体导向钻井系统处于钻井模式；
[0019]获取随钻测量数据并根据随钻测量数据获取实际井眼轨迹；
[0020]获取井眼轨道设计方案；
[0021]根据实际井眼轨迹和井眼轨道设计方案确定放电方案；
[0022]根据放电方案控制各个放电电极在转动到指定方向时产生液电脉冲等离子体冲击波。
[0023]通过上述技术方案，设置随钻测量短节、脉冲短节、地面控制装置以及放电电极并使上述部件配合作用，使放电电极产生液电脉冲等离子体冲击波作为导向钻头钻进的主要导向动力，进而对井底和/或井壁上指定方向的岩石造成冲击，进而使得导向钻头整体的钻进方向得到控制，还降低了岩石的力学强度，提高了导向钻头的整体破岩效率。
附图说明
[0024]附图是用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施例，但并不构成对本专利技术实施例的限制。在附图中：
[0025]图1为本专利技术实施例中液电脉冲等离子体导向钻井系统的组成示意图；
[0026]图2是本专利技术实施例中脉冲短节结构示意图；
[0027]图3是本专利技术实施例中脉冲短节及放电电极组成的电路示意图；
[0028]图4是本专利技术实施例中绝缘短节和液电脉冲等离子体导向导向钻头结构示意图；
[0029]图5是本专利技术实施例中放电电极在液电脉冲等离子体导向导向钻头上的局部结构示意图；
[0030]图6是本专利技术申请的一种液电脉冲等离子体导向钻井方法的流程图；
[0031]图7是本专利技术实施例中液电脉冲等离子体导向钻井系统导向钻进原理示意图；
[0032]图8是本专利技术实施例中液电脉冲等离子体导向钻井系统不改变钻进方向时提高钻速的原理示意图。
[0033]附图标记说明
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导向钻头
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101
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高压脉冲导线连接头
[0035]102
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绝缘介质
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103
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高压脉冲导线
[0036]104
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切削具
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105
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钻井液喷嘴
[0037]106
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钻井液分流道
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107
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接地电极
[0038]108
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放电电极
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109
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导向钻头内钻井液流道
[0039]1010
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高压电极
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绝缘短节
[0040]201
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绝缘短节内钻井液流道
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202
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绝缘短节公接头
[0041]203
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绝缘短节母接头
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脉冲短节
[0042]301
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脉冲短节公接头
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302
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脉冲短节内钻井液流道<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种液电脉冲等离子体导向钻井系统，其特征在于，所述钻井系统包括：导向钻头(1)，所述导向钻头(1)上设有用于对指定方向的岩石产生液电脉冲等离子体冲击波(4)的放电电极(108)；钻井管柱，所述钻井管柱包括随钻测量短节(5)和脉冲短节(3)，所述脉冲短节(3)和所述放电电极(108)电连接，用于为所述放电电极(108)提供高压电脉冲；所述随钻测量短节(5)和所述脉冲短节(3)电连接，用于采集随钻测量数据；地面控制装置(14)，与所述脉冲短节(3)通信连接，用于根据所述随钻测量数据制定放电方案，并将所述放电方案传递给所述脉冲短节(3)。2.根据权利要求1所述的液电脉冲等离子体导向钻井系统，其特征在于，所述随钻测量数据至少包括井斜角、方位角和装置角。3.根据权利要求1所述的液电脉冲等离子体导向钻井系统，其特征在于，所述导向钻头(1)上还设有多个导向钻头刀翼，多个所述导向钻头刀翼沿所述导向钻头(1)的外壳的周向等间隔设置，所述放电电极(108)设置在所述导向钻头刀翼上以及相邻的所述导向钻头刀翼之间。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的液电脉冲等离子体导向钻井系统，其特征在于，所述钻井系统还包括顶部驱动钻井装置(10)，所述钻井管柱还包括钻柱(7)，所述钻柱(7)的一端和所述顶部驱动钻井装置(10)驱动连接，所述钻柱(7)的另一端和所述导向钻头(1)连接，所述随钻测量短节(5)和所述脉冲短节(3)均设置在所述钻柱(7)上。5.根据权利要求4所述的液电脉冲等离子体导向钻井系统，其特征在于，所述钻井系统还包括绝缘短节(2)，所述绝缘短节(2)设置在所述钻柱(7)上并和所述导向钻头(1)的上端连接。6.根据权利要求1所述的液电脉冲等离子体导向钻井系统，其特征在于，所述脉冲短节(3)中设有脉冲短节内钻井液流道(302)，所述脉冲短节内钻井液流道...
【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，刘科柔，李军，余庆，蔡志翔，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：
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