專利名稱：一種外置式鉆井井底數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油、天然氣勘探開發(fā)領(lǐng)域，特別涉及一種用于欠平衡鉆井井底數(shù)據(jù)采集裝置。
背景技術(shù)：
在欠平衡鉆井過程中，允許地層流體進(jìn)入井筒內(nèi)，循環(huán)出井筒，并在地面利用節(jié)流管匯進(jìn)行控制，由于該過程中處于多相流狀態(tài)及時(shí)間延遲的影響，通過計(jì)算得到的井下數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)相差很大，井底某些參數(shù)的微小變化常常造成欠平衡鉆井狀態(tài)的消失，只有準(zhǔn)確測(cè)量欠平衡鉆井時(shí)井底的各項(xiàng)鉆井工程數(shù)據(jù)，才能解決整個(gè)鉆井過程中是否一直都處于欠平衡狀態(tài)，欠壓值處于合理范圍等一系列問題。
目前在全世界范圍內(nèi)能夠采集井底數(shù)據(jù)的儀器主要有MWD和PWD，MWD和PWD的基本原理是將探管測(cè)得的參數(shù)按照一定的方式編碼，這種編碼是脈沖形式的，然后通過泥漿流通面積產(chǎn)生壓力的變化，從而在鉆柱內(nèi)產(chǎn)生了一個(gè)泥漿壓力脈沖，在井臺(tái)上安裝的壓力傳感器就可以獲得這個(gè)脈沖序列，再通過相應(yīng)的解碼過程，在地面上就可以得到井下測(cè)得的參數(shù)。這兩種儀器存在的不足之處為①M(fèi)WD系統(tǒng)主要用于定向井鉆井技術(shù)，采集的數(shù)據(jù)主要為井斜角、井眼方位角等參數(shù)，無法采集井底壓力、環(huán)空壓力等一系列參數(shù)，所采集的數(shù)據(jù)不能滿足欠平衡鉆井的需要；而PWD主要用于采集井底壓力，不能采集溫度等其他重要參數(shù)。②由于MWD和PWD都是使用泥漿壓力脈沖來傳送數(shù)據(jù)，在欠平衡鉆井的空氣鉆井方式、霧化鉆井方式、泡沫鉆井方式及充氣泥漿鉆井等方式下無法工作。③MWD和PWD的探管均布置在鉆具水眼內(nèi)部，要探測(cè)井底環(huán)空參數(shù)就必須在鉆具內(nèi)外開設(shè)流體通道，容易產(chǎn)生鉆具刺漏。④探管內(nèi)置使鉆具水眼的流道截面積減小，導(dǎo)致投入式單流閥、旁通閥、投入式測(cè)量工具等欠平衡鉆井常用工具不能使用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種能在鉆井流體中存在氣體時(shí)使用的具有不改變鉆具水眼的流道截面積和形狀的外置式鉆井井底數(shù)據(jù)采集裝置。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為主要由外筒和探管兩大部分組成，外筒1的兩端有螺紋，用來與井下鉆具連接，外側(cè)中部開有一個(gè)60°的槽，槽的底部為半徑16mm的圓弧，探管6放置其中，探管的下部有一橡膠縱向減震塊3，探管的上部有一縱向壓緊彈簧8，探管與外筒之間設(shè)有三個(gè)橫向減震橡膠環(huán)7，探管由弧形蓋板4通過兩端的十二顆固定螺栓2固定在外筒1上。在弧形蓋板4上，開有兩個(gè)與探管連通孔13相對(duì)的流體連通孔5，用于探管傳感器倉11與井下鉆柱外環(huán)形空間的流體連通。外筒的主要功能是為探管在井下提供一個(gè)載體。壓力、溫度傳感器12等將采集到的信號(hào)傳給電路板14，由電路板14對(duì)傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，電池組15為電子系統(tǒng)的電源?；⌒紊w板4上有固定螺孔17、弧形空間18、弧形護(hù)翼19、固定端20及流體連通孔5。
該外置式鉆井井底數(shù)據(jù)采集的裝置，壓力傳感器能夠在0～140Mpa的高壓和150℃的高溫下正常工作，監(jiān)測(cè)的精度達(dá)到±0.03％。溫度傳感器可以對(duì)井底溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠在105MPa的高壓下正常工作，監(jiān)測(cè)的精度達(dá)到±0.2℃。采用鋰電池為電子系統(tǒng)提供電源，可以在井底連續(xù)工作達(dá)300小時(shí)以上。系統(tǒng)的抗震指數(shù)在6～9g(10～150Hz)。該裝置的抗壓程度可達(dá)105Mpa。
該鉆井井底數(shù)據(jù)采集裝置無需改變鉆具水眼的流道截面積和形狀，在空氣鉆井方式、霧化鉆井方式、泡沫鉆井方式及充氣泥漿鉆井等欠平衡鉆井方式下能正常工作并傳遞數(shù)據(jù)，具有不易產(chǎn)生鉆具刺漏、探管直徑小、維護(hù)使用方便等特點(diǎn)。


圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)圖圖2本實(shí)用新型外筒凹槽剖視圖圖3本實(shí)用新型弧形蓋板結(jié)構(gòu)圖圖4本實(shí)用新型探測(cè)管結(jié)構(gòu)圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，外置式鉆井井底數(shù)據(jù)采集裝置主要由外筒和探管組成，外筒1的兩端有螺紋，用來與井下鉆具連接，外側(cè)中部開有一個(gè)60°的槽，槽的底部為半徑16mm的圓弧，探管6放置其中，探管的下部有一橡膠縱向減震塊3，探管的上部有一縱向壓緊彈簧8，探管與外筒之間設(shè)有三個(gè)橫向減震橡膠環(huán)7，探管由弧形蓋板4通過兩端的十二顆固定螺栓2固定在外筒1上。在弧形蓋板4上，開有兩個(gè)與探管連通孔13相對(duì)的流體連通孔5，用于探管傳感器倉11與井下鉆柱外環(huán)形空間的流體連通。外筒的主要功能是為探管在井下提供一個(gè)載體。壓力、溫度傳感器12等將采集到的信號(hào)傳給電路板14，由電路板14對(duì)傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，電池組15為電子系統(tǒng)的電源。
對(duì)于外筒1用于防止探管的碰撞和摩擦，提供被測(cè)流體通路，提供連接井下鉆具將裝置送入井底的作用。
其中探管6用于探測(cè)被測(cè)溫度、壓力等，并對(duì)所采集到的信號(hào)進(jìn)行調(diào)整、A/D轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，然后按規(guī)定的頻率采樣，將所采集到的數(shù)據(jù)作進(jìn)一步處理，比如濾波、變換和規(guī)整，按照設(shè)定的時(shí)間間隔對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。
井底工程參數(shù)的物理量通過傳感器變換為模擬電信號(hào)，經(jīng)過電路板14進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、采集、處理、濾波后，成為離散的靜態(tài)數(shù)據(jù)，然后被存儲(chǔ)。
對(duì)于減震塊3，用于減小鉆具振動(dòng)對(duì)探管的影響。
對(duì)于縱向壓緊彈簧8，用于將探管沿縱向壓在減震塊3上，防止探管縱向活動(dòng)。
對(duì)于橫向減震橡膠圈7，用于防止探管橫向活動(dòng)，減小橫向振動(dòng)。
圖3是本實(shí)用新型的弧形蓋板，包括兩端的固定螺孔17、弧形空間18、弧形護(hù)翼19、固定端20及流體連通孔5。
對(duì)于兩端的固定螺孔17，每端設(shè)有六個(gè)螺栓面孔，用于連接固定。
對(duì)于弧形空間18與弧形護(hù)翼19，弧形空間18是放置探管的位置，弧形護(hù)翼19保護(hù)探管，防止其橫向活動(dòng)。
對(duì)于固定端20，用于固定弧形蓋板，并提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
對(duì)于流體連通孔5，設(shè)置了兩個(gè)，用于連通探管的傳感器倉12和井下環(huán)形空間，為裝置提供被測(cè)介質(zhì)通道。
圖4是本實(shí)用新型的探測(cè)管結(jié)構(gòu)圖。
參見圖3，根據(jù)本實(shí)用新型的外置式鉆井井底數(shù)據(jù)采集裝置的探管包括下部的傳感器倉12，中部的電路板14及上部的電池組15，外殼上有三道環(huán)形溝槽10，連通孔13及彈簧芯16。
對(duì)于下部的傳感器倉12，用于安裝壓力傳感器和溫度傳感器等。
對(duì)于中部的電路板14，布置了用于數(shù)據(jù)采集的電子電路。
對(duì)于及上部的電池組15，提供了該裝置的電源。
對(duì)于外殼上的三道環(huán)形溝槽10，連通孔13及彈簧芯16，溝槽10內(nèi)裝橡膠環(huán)用于防止探管橫向活動(dòng)和減震，連通孔13用于提供被測(cè)介質(zhì)通道，彈簧芯16用于防止彈簧脫落。
在不脫離本實(shí)用新型的范圍和構(gòu)思可以做出許多其他的改變和改型。本實(shí)用新型并不限于特定的實(shí)施例，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1.一種外置式鉆井井底數(shù)據(jù)采集裝置，主要由外筒、探管和弧形蓋板組成，其特征在于外筒(1)的兩端有螺紋，外側(cè)中部開有凹槽，弧形蓋板(4)及固定螺栓(2)將探管(6)固定在外筒(1)的凹槽內(nèi)，探管(6)內(nèi)設(shè)置有傳感器倉(12)、電路板(14)以及傳感器(12)，探管(6)上部為電池組(15)，傳感器倉(12)上開有被測(cè)流體通道(13)，探管(6)的下部、中部及上部開有三個(gè)環(huán)形槽，安裝減震橡膠環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的外置式鉆井井底數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于外筒(1)外側(cè)凹槽為60°的槽，槽的底部為半徑16mm的圓弧。
3.如權(quán)利要求1所述的外置式鉆井井底數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于弧形蓋板(4)上有固定螺孔(17)、弧形空間(18)、弧形護(hù)翼(19)、固定端(20)及流體連通孔(5)。
4.如權(quán)利要求1所述的外置式鉆井井底數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于探管(6)下部裝有減震橡膠塊，上部裝有壓緊彈簧，橫向裝有減震橡膠圈。
5.如權(quán)利要求1所述的外置式鉆井井底數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于傳感器(12)為壓力傳感器和溫度傳感器。
專利摘要一種用于石油、天然氣勘探開發(fā)的外置式鉆井井底數(shù)據(jù)采集裝置，主要由外筒、探管和弧形蓋板組成，外筒(1)外側(cè)中部開有一個(gè)凹槽，弧形蓋板(4)及固定螺栓(2)將探管(6)固定在外筒(1)的凹槽內(nèi)，探管(6)內(nèi)設(shè)置有傳感器倉(12)、電路板(14)以及傳感器(12)，探管(6)上部為電池組(15)，傳感器倉(12)上開有被測(cè)流體通道(13)。該裝置適用于各種欠平衡鉆井狀態(tài)下井底數(shù)據(jù)的采集，能夠在鉆井流體中存在氣體時(shí)使用，具有不改變鉆具水眼的流道截面積和形狀、不易產(chǎn)生鉆具刺漏、探管直徑小、維護(hù)使用方便等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B47/02GK2903368SQ200620006818
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2006年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月27日
發(fā)明者羅維, 陶冶, 蒲榮, 唐亮, 魯濟(jì)勇 申請(qǐng)人:新疆石油管理局鉆井工藝研究院