專利名稱：機械式直井隨鉆測斜儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種用于直井及定向井、水平井的直井段，特別適用于深井、超深井、高溫、高壓井等特殊高難度直井。對需要測量井斜的地層，可以實時檢測井斜的測斜儀工具。
背景技術：
隨著石油勘探開發(fā)的不斷深入，地層結構越來越復雜，深井、超深井和高溫、高壓井等特殊復雜井越來越多，對井身質量的要求越來越高，這些特殊井的井斜測量面臨很大的挑戰(zhàn)，直井的井斜測量和控制越來越重要。 中國專利專利公開號為CN 86207607U公開了一種自調(diào)機械式隨鉆測斜儀，其利用偏心擺機構測量井斜，包括內(nèi)擺、外擺和重力偏心機構；用不同導程的雙螺旋機構實現(xiàn)行程的變化。但是，雖然可以實現(xiàn)測斜范圍自動調(diào)節(jié)，但其測斜機構結構非常復雜，加工困難，不易實現(xiàn)。且目前的直井測斜還存在著測量費用高，工具尚不滿足高溫高壓條件工作要求，工作壓力損失大，成本高等實際問題，有必要研制一種專用直井隨鉆測斜裝置，并具有成本低，可實現(xiàn)快速隨鉆測斜，可靠性好，操作方便，耐溫耐壓高等特點，以滿足直井測斜的需要，從而達到降低鉆井成本的目的。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是提供一種在直井中專用的機械式隨鉆測斜儀工具。一種機械式直井隨鉆測斜儀，包括內(nèi)設置有復位機構和阻尼結構的下密封管、與所述的下密封管密封地上下連接且內(nèi)設置有測斜機構的上密封管和密封地螺接在上密封管端部的上壓帽，所述的上壓帽上部螺紋連接有脈沖發(fā)生機構，其中所述的測斜機構包括測斜環(huán)組和擺錘體，所述的測斜環(huán)組的測斜環(huán)的下表面形成有與該測斜環(huán)所對應的傾斜角相對應的錐度。優(yōu)選地，阻尼總成設置在測斜環(huán)組的下部，阻尼總成包括固定設置在上密封管下端部的阻尼座，所述的阻尼座上設置有貫通其上下的兩個通孔，在所述通孔內(nèi)分別固定嵌設有內(nèi)設阻尼孔的連接件和內(nèi)設有單向閥的連接件。優(yōu)選地，所述的上壓帽兩側設計有兩個注油孔。優(yōu)選地，所述的復位機構包括與下密封管內(nèi)壁密封地接觸的活塞和彈簧。本實用新型的測試儀具有以下優(yōu)點I、工具成本低，經(jīng)設計簡化，其成本較單點測斜儀成本大幅度下降；2、可實現(xiàn)隨鉆測量，實時監(jiān)測井斜，解決了目前直井專用測斜儀不能實時測斜的問題。3、性能可靠穩(wěn)定，使用安全。全部為機械結構，不存在溫漂等問題。[0014]4、適應性強，耐溫耐壓高，可在高溫井和深井中使用。除密封件外全部為金屬零件，無傳感器等受溫度壓力影響部件，耐溫可達200°C，耐壓IOOMPa以上。[0015]5.操作簡單，測量迅速，使用方便。測斜可在接單根或鉆井過程中任意井深進行，測量操作簡單，整個測斜過程不超過3分鐘，測量結果即時顯示；井下儀器為純機械結構，沒有復雜的電子電路，不需要電源；儀器加裝在近鉆頭的鉆鋌短節(jié)中，連接操作非常方便。
附圖I是本實用新型結構簡圖。附圖2是本實用新型直井隨鉆測斜儀鉆井過程的示意圖。附圖3是本實用新型直井隨鉆測斜儀復位過程的示意圖。附圖4是本實用新型直井隨鉆測斜儀測斜過程的示意圖。附圖5是擺錘體示意圖。附圖6是阻尼總成示意圖。圖中1_脈沖頭；2_脈沖環(huán)組；3_堵頭；4-活動桿；5_上壓帽；6-油堵；7-擺錘體；8_上密封管；9_測斜環(huán)組；10_擺錘座；11_阻尼總成；12_下密封管；13_活塞；14_彈簧；15-彈簧座；16-擺錘套；17-維形套；18-平衡軸；19-擋圈；20_彈簧；21_擺錘桿；22-擺錘；23_阻尼座；24_阻尼孔；25_單向閥；
具體實施方式
下面將結合附圖和具體實施方式
對本實用新型的結構作進一步的說明如圖1-5所示，本實用新型的機械式直井隨鉆測斜儀整體呈管狀結構，其主體包括下密封管12、與所述的下密封管同軸設置密封地上下連接的上密封管8和密封地螺接在上密封管端部的上壓帽5，所述的上密封管內(nèi)設置有測斜機構、所述的下螺紋管內(nèi)設置有阻尼結構和復位機構，所述的上壓帽上部螺紋連接有脈沖發(fā)生機構。其中，在所述的上壓帽兩側設計有兩個注油孔，注油孔的位置解決了灌滿油難，排氣難的問題。所述的脈沖發(fā)生機構包括脈沖環(huán)組2和脈沖頭I，脈沖環(huán)組2由10個脈沖環(huán)及下端扶正套組成，脈沖環(huán)組2與上壓帽5螺紋連接，下端扶正套引導結構設計，增大了泥漿的排出量，減小內(nèi)部環(huán)空壓力；脈沖頭I是一個固裝在活動桿4上端的蘑菇狀結構，所述的活動桿4可上下滑動并保證密封地穿過上壓帽5，活動桿4設計了較小的外徑且表面做特殊硬化處理，極大減輕了工具上部的重量，不需要很大的排量就可以推動活動桿的下移。測斜環(huán)組9置于上密封管8內(nèi)，測斜環(huán)組9由設計有上平面結構的擺錘體7、10個測斜環(huán)及一個擺錘座10構成，擺錘體可任意方向擺動地鉸接在活動桿4下方并一直處于垂直狀態(tài)，優(yōu)選地該連接結構采用由擺錘16套、錐形套17、平衡軸18、擋圈19和彈簧20所構成的彈簧吊支架結構，以盡量減小位移應力提高測試精準度。其中10個測斜環(huán)精確計算了每個測斜環(huán)的尺寸，以保證測斜精度，10個測斜環(huán)直徑不同而高度相同，一起組成同心階梯狀環(huán)體；每個測斜環(huán)都設計有與該處所的傾斜角度匹配的錐度，即，如果該測斜環(huán)所設計角度為10°時，那么擺錘桿21帶動擺錘體也會發(fā)生10°的傾斜，將測斜環(huán)的錐度設計為10°，這樣能保證與擺錘體的上平面與測斜環(huán)的錐面良好的鉤掛效果。在測斜環(huán)組9下端設置有阻尼總成11，阻尼總成11包括固定設置在上密封管下端部的阻尼座23，所述的阻尼座上設置有貫通其上下的兩個通孔，在所述通孔內(nèi)分別固定嵌設有內(nèi)設阻尼孔24的連接件和內(nèi)設有單向閥25的連接件，其中利用內(nèi)設有小孔阻尼24及單向閥25的連接件結構可以方便調(diào)換，實現(xiàn)了對測斜活動體上下運動活動速度的控制。在上壓帽5、測斜環(huán)組9內(nèi)部以及阻尼總成11形成的上密閉腔a，阻尼總成11到活塞13之間形成的下密閉腔b內(nèi)充滿了液壓油，當活動桿4向下移動進入上密閉腔a時，將會引起上密閉腔a的容積變小，這時上密閉腔a內(nèi)的液壓油將通過阻尼孔流向下密閉腔b，下密閉腔b的液壓油將推動活塞13向下移動。當活動桿4向上移動從上密閉腔a出來時，上密閉腔a容積變大，下密閉腔b的壓力大于上密閉腔a的壓力，這時單向閥打開，液壓油從下密閉腔b快速流向上密閉腔a，活塞13在彈簧14的作用下向上移動。即阻尼總成的兩個方向的不同阻尼效果用來控制活動桿4的運動速度，以保證脈沖信號的清晰，易于接收和分辨。同時，在儀器的測斜機構在腔室a內(nèi)，這些機構的零件全部與外部隔開，并充分潤滑，保證各個部件的正常工作，提高了測斜的靈敏度及工作可靠性。 復位機構置于下密封管12內(nèi)，復位機構包括與下密封管內(nèi)壁密封地接觸的活塞13和彈簧14，活塞13能沿著下密封管12上下移動且在其下側裝有復位彈簧14，所述的彈簧設計的非標準細長復位彈簧，并確定了彈簧彈力，即保證彈力小于脈沖頭所受泥漿沖力，又要克服刮泥環(huán)、密封件的摩阻，且壓縮、復位過程中彈簧受力變化小，保證脈沖頭上行、下行過程的平穩(wěn)性。對應地在下密封管12上螺紋連接彈簧座15以給彈簧提供下端支持。直井隨鉆測斜儀的工作原理當正常鉆井時，循環(huán)泥漿推動脈沖頭下行至鉆井位置，使擺錘被擺錘座限位。當進行測斜時，停止循環(huán)泥漿，復位彈簧壓縮下密閉腔中得油使活動桿帶動擺錘上移，當擺錘處于垂直狀態(tài)時，則擺錘可以通過所有的測斜環(huán)，當工具處于傾斜狀態(tài)時，擺錘就會鉤住某一個對應的測斜環(huán)后停止不動，脈沖頭也就停留在脈沖環(huán)中間。當需要測量井斜時，開泵循環(huán)泥漿并迅速達到測斜排量，泥漿沖擊脈沖頭下行并通過下面的幾個脈沖環(huán)，由于流通面積的變化，將在泥漿中產(chǎn)生間斷的脈沖信號并傳遞到地面，并由脈沖記錄儀記錄下來，根據(jù)脈沖數(shù)量判斷井斜值。本實用新型的機械式直井隨鉆測斜儀就是一種簡單的機械工具，沒有復雜的電子電路，可用來快速地測量較小的井斜值，測斜過程可在鉆進中的任何時刻進行，測斜數(shù)據(jù)通過泥漿脈沖傳遞到地面，不需要電纜連接，測量精度不受溫度壓力影響，可直接在地面脈沖記錄儀上讀出。
權利要求1.一種機械式直井隨鉆測斜儀，其特征在于包括內(nèi)設置有復位機構和阻尼結構的下密封管、與所述的下密封管密封地上下連接且內(nèi)設置有測斜機構的上密封管和密封地螺接在上密封管端部的上壓帽，所述的上壓帽上部螺紋連接有脈沖發(fā)生機構，其中所述的測斜機構包括測斜環(huán)組和擺錘體，所述的測斜環(huán)組的測斜環(huán)的下表面形成有與該測斜環(huán)所對應的傾斜角相對應的錐度。
2.如權利要求I所述的機械式直井隨鉆測斜儀，其特征在于阻尼總成設置在測斜環(huán)組的下部，阻尼總成包括固定設置在上密封管下端部的阻尼座，所述的阻尼座上設置有貫通其上下的兩個通孔，在所述通孔內(nèi)分別固定嵌設有內(nèi)設阻尼孔的連接件和內(nèi)設有單向閥的連接件。
3.如權利要求I或2所述的機械式直井隨鉆測斜儀，其特征在于所述的上壓帽兩側設計有兩個注油孔。
4.如權利要求I或2所述的機械式直井隨鉆測斜儀，其特征在于所述的復位機構包括與下密封管內(nèi)壁密封地接觸的活塞和彈簧。
專利摘要本實用新型公開了一種機械式直井隨鉆測斜儀，包括內(nèi)設置有復位機構和阻尼結構的下密封管、與所述的下密封管密封地上下連接且內(nèi)設置有測斜機構的上密封管和密封地螺接在上密封管端部的上壓帽，所述的上壓帽上部螺紋連接有脈沖發(fā)生機構，其中所述的測斜機構包括測斜環(huán)組和擺錘體，所述的測斜環(huán)組的測斜環(huán)的下表面形成有與該測斜環(huán)所對應的傾斜角相對應的錐度。本實用新型的機械式直井隨鉆測斜儀就是一種簡單的機械工具，沒有復雜的電子電路，可用來快速地測量較小的井斜值，測斜過程可在鉆進中的任何時刻進行，測斜數(shù)據(jù)通過泥漿脈沖傳遞到地面，不需要電纜連接，測量精度不受溫度壓力影響，可直接在地面脈沖記錄儀上讀出。
文檔編號E21B47/02GK202381081SQ201120536009
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權日2011年12月19日
發(fā)明者于懷彬, 梁紅梅, 董穎, 蔣海濤 申請人:中國石油集團渤海鉆探工程有限公司