[发明专利]一种煤层气导向钻井测控装置及其方法

说明书

本发明提供一种煤层气导向钻井测控装置及其方法，该装置包括：设置在测控装置本体上的供电装置、地质信息探测装置、中心处理器、钻井液分流装置、导向执行机构；供电装置用于给地质信息探测装置和中心处理器提供电能；地质信息探测装置用于探测和记录360°井周的地质信息；中心处理器用于处理地质信息探测装置测取的信息，判断当前井眼轨迹的前进趋势是否与煤层的倾角/走向相吻合，进而给出导向钻进的指令；钻井液分流装置用于接收中心处理器给出的导向指令，分配钻井液流量为导向执行机构提供水力能量；导向执行机构用于根据中心处理器的导向指令控制钻进方向。本发明大幅降低了煤层卡钻风险，安全、高效地提高了定向井段在煤层中的钻遇率。

技术领域

本发明涉及煤层气导向钻井技术领域，尤其涉及一种煤层气导向钻井测控装置及其方法。

背景技术

利用水平井/定向井实现煤层气的地面抽采，是防治瓦斯灾害的重要手段，还可实现煤层气的资源化利用。提高井眼轨迹(水平段/定向段)在煤层的钻遇率是获得煤层气抽采效益的关键。基于地面物探技术识别的深部薄煤层的地质赋存状态(埋深、倾角、层厚等)多有误差，使得钻前预设计的井眼轨迹与实际最优轨迹偏离，甚至完全脱靶，使煤层气地面抽采失去经济效益和生命力。

地质导向钻井是提高薄煤层钻遇率的发展方向，即基于随钻测量的地质信息和井眼轨迹参数进行实时轨迹优化，替代基于地面物探技术的钻前井眼轨迹设计。当前，在薄煤层实施地质导向钻井技术主要面临三方面的问题：一是以弯螺杆作为导向执行机构，导向钻进时螺杆以上钻柱不旋转，而煤岩强度低，水平段/定向段极易发生井壁失稳引发卡钻事故，经济技术风险极高；二是随钻测量传感器距钻头较远(10m左右，弯螺杆的长度)，地质信息测量滞后与煤层机械钻速快相叠加，钻头出煤层时有发生；三是虽可通过煤层与围岩在声、电、磁、放射性等随钻测量信号的差异并结合录井信息判断井眼轨迹是否偏离煤层，但难以判断是从顶板还是底板出煤层，给井眼轨迹实时、快速调整带来困难。因此，亟需一种近钻头测量、全旋转执行的煤层气导向钻井技术与工具。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种煤层气导向钻井测控装置及其方法。

一种煤层气导向钻井测控装置，包括：导向钻进时随钻铤一同旋转的测控装置本体、钻井液分流装置；所述测控装置本体的下部直接与钻头相接，上部与钻铤相接；

在所述测控装置本体靠近钻铤的一端设置有凹槽，在该凹槽内设置有供电装置、地质信息探测装置、中心处理器；在靠近钻头的一端设置有导向执行机构；所述钻井液分流装置一端与钻铤内部连通，另一端与导向执行机构连通；

所述供电装置用于给地质信息探测装置和中心处理器提供电能；

所述地质信息探测装置随钻柱一同旋转，用于探测和记录360°井周的地质信息；

所述中心处理器用于处理所述地质信息探测装置测取的信息，判断当前井眼轨迹的前进趋势是否与煤层的倾角/走向相吻合，进而给出导向钻进的指令；

所述钻井液分流装置用于接收中心处理器给出的导向指令，分配钻井液流量为导向执行机构提供水力能量；

所述导向执行机构用于根据中心处理器的导向指令控制钻头的钻进方向。

进一步地，如上所述的煤层气导向钻井测控装置，沿所述钻柱的周向分布有至少三套所述导向执行机构，每个导向执行机构对应设置有一个配套的钻井液分流装置。

进一步地，如上所述的煤层气导向钻井测控装置，所述钻井液分流装置包括与中心处理器信号连接的电磁阀、钻井液分流通道、钻井液容纳腔；所述钻井液分流通道的一端与钻铤内部连通，并且安装所述电磁阀、另一端与钻井液容纳腔连通；

所述导向执行机构安装在所述钻井液容纳腔上。