專利名稱：井下工程參數(shù)隨鉆測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于石油天然氣鉆井時(shí)使用的工具，具體涉及一種石油天然氣鉆井井下工程參數(shù)隨鉆測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
在石油天然氣鉆井工作中，無(wú)論是鉆定向井、水平井，或是直井，為了更好地控制鉆井，地面工程技術(shù)人員需要更好的了解井下的工程參數(shù)一鉆壓、扭矩、彎曲應(yīng)力、鉆柱內(nèi)壓力及環(huán)空壓力等。目前國(guó)內(nèi)外鉆井施工過(guò)程中，獲取鉆壓、扭矩、彎曲應(yīng)力、鉆柱內(nèi)壓力及環(huán)空壓力等井下工程參數(shù)的方法可分為地面(或近井口)間接獲取、井下直接獲取兩種，其中間接獲取的方法由于成本低而最為常用。對(duì)鉆壓的測(cè)量和了解主要是利用地面指重表，但地面測(cè) 量的數(shù)據(jù)不能真實(shí)的反應(yīng)作用在鉆頭上的鉆壓；對(duì)扭矩的測(cè)量，是在井口裝置或電機(jī)軸上進(jìn)行，更不是鉆頭處的作用扭矩；對(duì)環(huán)空壓力、彎曲應(yīng)力等工程參數(shù)，地面更是無(wú)法了解。隨著現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，各種傳感器和數(shù)據(jù)處理裝置已經(jīng)能夠從井下惡劣的環(huán)境中獲取數(shù)據(jù)并處理。將傳感器和數(shù)據(jù)處理裝置盡量靠近鉆頭，就可實(shí)現(xiàn)鉆壓、扭矩、彎曲應(yīng)力、鉆柱內(nèi)壓力及環(huán)空壓力的測(cè)量。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種在入井后能夠平穩(wěn)測(cè)量鉆壓、扭矩、鉆柱內(nèi)壓力及環(huán)空壓力的井下工程參數(shù)隨鉆測(cè)量裝置。它在入井后，不僅可以記錄、存儲(chǔ)鉆壓數(shù)值，而且可以與井下脈沖發(fā)生器合用將測(cè)量數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)降孛?。使地面工程技術(shù)人員及時(shí)了解和掌握地下鉆具的實(shí)際工作狀況。并且，該測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本不聞，工作壽命長(zhǎng)，有利于提聞鉆井技術(shù)水平。為了達(dá)到上述目的和要求，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種井下工程參數(shù)隨鉆測(cè)量裝置，屬于隨鉆測(cè)量?jī)x的一部分，其特征在于包括一帶有中空腔的測(cè)試主軸，在測(cè)試主軸上固定有電阻應(yīng)變片、測(cè)量電路板及環(huán)空壓力傳感器、管內(nèi)壓力傳感器；所述電阻應(yīng)變片有多片，組成多個(gè)電橋與所述測(cè)量電路板連接，所述環(huán)空壓力傳感器、管內(nèi)壓力傳感器與相應(yīng)的儲(chǔ)油裝置連通感受油壓變化，并與所述測(cè)量電路板連接；兩所述儲(chǔ)油裝置均有壓力感應(yīng)薄膜，與所述環(huán)空壓力傳感器相應(yīng)的儲(chǔ)油裝置上，壓力感應(yīng)薄膜露于測(cè)試主軸外的環(huán)空管柱中，與所述管內(nèi)壓力傳感器相應(yīng)的儲(chǔ)油裝置上，壓力感應(yīng)薄膜露于測(cè)試主軸的中空腔內(nèi)；在所述測(cè)試主軸的中空腔內(nèi)，設(shè)置有扶正管，扶正管內(nèi)放置有電池筒，沿所述測(cè)試主軸徑向設(shè)置一空心螺釘，導(dǎo)線穿過(guò)空心螺釘一端連接所述測(cè)量電路板，另一端連接所述電池筒；亦沿所述測(cè)試主軸徑向設(shè)置一電源開關(guān)，一端與所述電池筒觸發(fā)接通，另一端通過(guò)導(dǎo)線與測(cè)量電路板連接；所述測(cè)量電路板與上位機(jī)相連。上述測(cè)試主軸外由保護(hù)殼體保護(hù)，包括哈弗保護(hù)半殼和保護(hù)外殼，依次套設(shè)在測(cè)試主軸的外部。[0007]在測(cè)試主軸某一段外緣銑扁，扁部固定有電阻應(yīng)變片、測(cè)量電路板及環(huán)空壓力傳感器、管內(nèi)壓力傳感器。上述環(huán)空壓力傳感器、管內(nèi)壓力傳感器上有一個(gè)油壓感應(yīng)孔，通過(guò)油路與儲(chǔ)油裝置相連。上述測(cè)試主軸內(nèi)壁與扶正管之間支撐有翼型扶正器；測(cè)試主軸兩端連接上接頭和下接頭，并由卡簧鎖定其軸向位置。一般地，空心螺釘、電源開關(guān)穿過(guò)扶正器。上述電源開關(guān)包括一固定在測(cè)試主軸上的開關(guān)外殼,開關(guān)外殼里裝一撥轉(zhuǎn)軸，與開關(guān)外殼沿徑向嵌裝；撥轉(zhuǎn)軸的頂端銑削一臺(tái)階，觸發(fā)開關(guān)一端緊鄰電池，另一端位于臺(tái)階上，當(dāng)撥轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，碰觸觸發(fā)開關(guān)與電池接通。本裝置可通過(guò)專用連接裝置與泥漿脈沖發(fā)生器連接，經(jīng)泥漿脈沖發(fā)生器將測(cè)量信號(hào)發(fā)送到地面。本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型在一測(cè)試主軸內(nèi)外安裝測(cè)量部件，無(wú)自運(yùn)動(dòng)部件，直接反映鉆頭和鉆具工作狀況；2、本實(shí)用新型測(cè)試主軸上安裝應(yīng)變片，本體可以傳遞正常鉆井使用的鉆壓、扭矩載荷，利用應(yīng)變片組成電橋隨鉆測(cè)量鉆壓、扭矩，數(shù)據(jù)可靠，準(zhǔn)確性高；3、本實(shí)用新型在測(cè)試主軸內(nèi)部裝配有兩個(gè)壓力傳感器，一個(gè)壓力傳感器的測(cè)試端連通保護(hù)殼體的外部，以測(cè)量井下環(huán)空壓力；另外一個(gè)壓力傳感器的測(cè)試端連通測(cè)試主軸內(nèi)部，以測(cè)量鉆柱內(nèi)部的壓力。泥漿壓力通過(guò)儲(chǔ)油裝置的液壓油將壓力的變化傳到壓力傳感器，經(jīng)連接導(dǎo)線將信號(hào)傳遞到測(cè)量電路板，進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)或發(fā)送到上傳裝置；4、本實(shí)用新型依靠測(cè)量電路板不僅可以記錄、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，還可以上傳數(shù)據(jù)；5、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，入井后工作可靠，使用壽命長(zhǎng)。

圖I是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)軸剖圖。圖2是安裝環(huán)空壓力傳感器的剖面構(gòu)造圖。圖3是安裝管內(nèi)壓力傳感器的剖面構(gòu)造圖。圖4是粘貼電阻應(yīng)變片組成多個(gè)電橋，及安裝空心螺釘?shù)钠拭鏄?gòu)造圖。圖5是安裝電源開關(guān)的剖面構(gòu)造圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。本實(shí)用新型主要由測(cè)試主軸、保護(hù)殼體、扶正管、測(cè)量處理電路、壓力傳感器、電阻應(yīng)變片等組成，通過(guò)測(cè)試主軸上安裝的壓力傳感器、電阻應(yīng)變片，實(shí)時(shí)地向測(cè)量處理電路傳遞信號(hào)，解讀當(dāng)前測(cè)試主軸的受力狀態(tài)，并由測(cè)量處理電路記錄、解讀、存儲(chǔ)、上傳測(cè)試信肩、O具體講，如圖I所示，測(cè)試主軸I的某一段外緣銑扁，依次套設(shè)兩片哈弗(half)保護(hù)半殼2和一保護(hù)外殼3作為保護(hù)。由于測(cè)試主軸I外側(cè)銑扁，所以使得它與哈弗保護(hù)半殼2之間留有空隙，在空隙內(nèi)，安裝有環(huán)空壓力傳感器4，以及相應(yīng)配套的儲(chǔ)油裝置5 ;還安裝有管內(nèi)壓力傳感器6，以及相應(yīng)配套的儲(chǔ)油裝置7 ;還安裝有測(cè)量電路板8。[0022]如圖1、2所示，環(huán)空壓力傳感器4安裝在空隙中，它有一個(gè)油壓感應(yīng)孔41，通過(guò)油路42與儲(chǔ)油裝置5相連，儲(chǔ)油裝置5上安裝有壓力感應(yīng)薄膜51，露于環(huán)空管柱中，當(dāng)環(huán)空壓力發(fā)生變化時(shí)，壓力感應(yīng)薄膜51產(chǎn)生變化，帶動(dòng)儲(chǔ)油裝置5內(nèi)液壓變化，油路42將液壓變化傳遞到環(huán)空壓力傳感器4，由此測(cè)得環(huán)空壓力。環(huán)空壓力傳感器4與測(cè)量電路板8相連，將測(cè)得信號(hào)傳遞給測(cè)量系統(tǒng)。如圖3所示，管內(nèi)壓力傳感器6與儲(chǔ)油裝置7的工作原理同環(huán)空壓力傳感器，只不過(guò)是儲(chǔ)油裝置7的壓力感應(yīng)薄膜71露于測(cè)試主軸I的中空腔內(nèi)，用于測(cè)試管內(nèi)壓力。如圖4所示，測(cè)試主軸I的扁平面上還粘貼有若干個(gè)電阻應(yīng)變片9，若干個(gè)應(yīng)變片組成多個(gè)電橋，與測(cè)量電路板8連接，進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)與發(fā)送信號(hào)到上傳裝置。如圖I所示，測(cè)試主軸I軸心處開設(shè)有中空腔，內(nèi)裝扶正管10和扶正器11，翼型扶正器11支撐在測(cè)試主軸I與扶正管10之間，起到徑向減震及限位的作用；扶正管10兩端 螺紋連接上接頭12和下接頭13，并由卡簧14鎖定其軸向位置。在扶正管10內(nèi)裝有電池筒15。一空心螺釘16穿過(guò)測(cè)試主軸I側(cè)壁，作為導(dǎo)線的連接通道，導(dǎo)線穿過(guò)空心螺釘16，一端連接測(cè)量電路板8，另一端連接電池筒15。若空心螺釘16同時(shí)穿過(guò)一扶正器11，將對(duì)此扶正器起到軸向限位的作用。同時(shí)，一電源開關(guān)17也穿過(guò)測(cè)試主軸I側(cè)壁,作為電池筒15的通電開關(guān)，其原理類似于手電筒。如圖5所示，電源開關(guān)17包括一沿徑向固定在測(cè)試主軸I上的開關(guān)外殼171，開關(guān)外殼171里裝一撥轉(zhuǎn)軸172，撥轉(zhuǎn)軸172與開關(guān)外殼171沿徑向嵌裝以防撥轉(zhuǎn)軸172脫出。撥轉(zhuǎn)軸172的頂端銑削有一臺(tái)階，觸發(fā)開關(guān)173的撥鈕端位于臺(tái)階上，觸發(fā)端緊鄰電池。當(dāng)撥轉(zhuǎn)軸172旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)過(guò)臺(tái)階處時(shí)就會(huì)碰觸撥鈕端，撥鈕端帶動(dòng)觸發(fā)端與電池導(dǎo)通。電源開關(guān)17的另一接線端與測(cè)量電路板8相連。若電源開關(guān)17同時(shí)穿過(guò)一扶正器11，將對(duì)此扶正器起到軸向限位的作用。具體實(shí)施時(shí)，在測(cè)試主軸I加工完成后，進(jìn)行如下一些裝配操作I)將電阻應(yīng)變片9粘貼在測(cè)試主軸I外緣的銑削平面上，組成多個(gè)測(cè)量電橋，將測(cè)量電路板8也固定在測(cè)試主軸I的銑削平面上，利用導(dǎo)線將電阻應(yīng)變片9與測(cè)量電路板8連接；2)預(yù)先將電池筒15固定到扶正管10內(nèi)部，電池筒上導(dǎo)線預(yù)留，將扶正器11固定到扶正管10外部，然后利用上、下接頭封堵扶正管兩端，放入到測(cè)試主軸I內(nèi)部，由卡簧14鎖定內(nèi)部零件的軸向位置；3)裝配好空心螺釘16，利用導(dǎo)線將電池筒15與測(cè)量電路板8連接；4)裝配好電源開關(guān)17，利用導(dǎo)線將電源開關(guān)17與測(cè)量電路板8連接；5)安裝環(huán)空壓力傳感器4、管內(nèi)壓力傳感器6和相應(yīng)的儲(chǔ)油裝置5、7，并將各傳感器與測(cè)量電路板8連接；6)以上部件都裝配好后，再裝配哈弗保護(hù)半殼2、保護(hù)外殼3 ;最后將整個(gè)裝置連接到鉆柱中，下入井內(nèi)，即可以進(jìn)行隨鉆參數(shù)測(cè)量；測(cè)量電路板8與上位機(jī)相連可進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。上述實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求1.一種井下工程參數(shù)隨鉆測(cè)量裝置，屬于隨鉆測(cè)量?jī)x的一部分，其特征在于包括一帶有中空腔的測(cè)試主軸，在測(cè)試主軸上固定有電阻應(yīng)變片、測(cè)量電路板及環(huán)空壓力傳感器、管內(nèi)壓力傳感器；所述電阻應(yīng)變片有多片，組成多個(gè)電橋與所述測(cè)量電路板連接，所述環(huán)空壓力傳感器、管內(nèi)壓力傳感器與相應(yīng)的儲(chǔ)油裝置連通感受油壓變化，并與所述測(cè)量電路板連接；兩所述儲(chǔ)油裝置均有壓力感應(yīng)薄膜，與所述環(huán)空壓力傳感器相應(yīng)的儲(chǔ)油裝置上，壓力感應(yīng)薄膜露于測(cè)試主軸外的環(huán)空管柱中，與所述管內(nèi)壓力傳感器相應(yīng)的儲(chǔ)油裝置上，壓力感應(yīng)薄膜露于測(cè)試主軸的中空腔內(nèi)； 在所述測(cè)試主軸的中空腔內(nèi)，設(shè)置有扶正管，扶正管內(nèi)放置有電池筒，沿所述測(cè)試主軸徑向設(shè)置一空心螺釘，導(dǎo)線穿過(guò)空心螺釘一端連接所述測(cè)量電路板，另一端連接所述電池筒；亦沿所述測(cè)試主軸徑向設(shè)置一電源開關(guān)，一端與所述電池筒觸發(fā)接通，另一端通過(guò)導(dǎo)線與測(cè)量電路板連接； 所述測(cè)量電路板與上位機(jī)相連。
2.如權(quán)利要求I所述的井下工程參數(shù)隨鉆測(cè)量裝置，其特征在于所述測(cè)試主軸外由 保護(hù)殼體保護(hù)，在測(cè)試主軸某一段外緣銑扁，扁部固定有電阻應(yīng)變片、測(cè)量電路板及環(huán)空壓力傳感器、管內(nèi)壓力傳感器。
3.如權(quán)利要求2所述的井下工程參數(shù)隨鉆測(cè)量裝置，其特征在于所述保護(hù)殼體有哈弗保護(hù)半殼和保護(hù)外殼，依次套設(shè)在測(cè)試主軸的外部。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述的井下工程參數(shù)隨鉆測(cè)量裝置，其特征在于所述環(huán)空壓力傳感器、管內(nèi)壓力傳感器上有一個(gè)油壓感應(yīng)孔，通過(guò)油路與儲(chǔ)油裝置相連。
5.如權(quán)利要求I或2或3所述的井下工程參數(shù)隨鉆測(cè)量裝置，其特征在于所述測(cè)試主軸內(nèi)壁與扶正管之間支撐有翼型扶正器；所述測(cè)試主軸兩端連接上接頭和下接頭，并由卡簧鎖定其軸向位置。
6.如權(quán)利要求5所述的井下工程參數(shù)隨鉆測(cè)量裝置，其特征在于所述空心螺釘、電源開關(guān)穿過(guò)扶正器。
7.如權(quán)利要求I或2或3或6所述的井下工程參數(shù)隨鉆測(cè)量裝置，其特征在于所述電源開關(guān)包括一固定在測(cè)試主軸上的開關(guān)外殼，開關(guān)外殼里裝一撥轉(zhuǎn)軸，與開關(guān)外殼沿徑向嵌裝；撥轉(zhuǎn)軸的頂端銑削一臺(tái)階，觸發(fā)開關(guān)一端緊鄰電池，另一端位于臺(tái)階上，當(dāng)撥轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，碰觸觸發(fā)開關(guān)與電池接通。
8.如權(quán)利要求4所述的井下工程參數(shù)隨鉆測(cè)量裝置，其特征在于所述電源開關(guān)包括一固定在測(cè)試主軸上的開關(guān)外殼，開關(guān)外殼里裝一撥轉(zhuǎn)軸，與開關(guān)外殼沿徑向嵌裝；撥轉(zhuǎn)軸的頂端銑削一臺(tái)階，觸發(fā)開關(guān)一端緊鄰電池，另一端位于臺(tái)階上，當(dāng)撥轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，碰觸觸發(fā)開關(guān)與電池接通。
9.如權(quán)利要求5所述的井下工程參數(shù)隨鉆測(cè)量裝置，其特征在于所述電源開關(guān)包括一固定在測(cè)試主軸上的開關(guān)外殼，開關(guān)外殼里裝一撥轉(zhuǎn)軸，與開關(guān)外殼沿徑向嵌裝；撥轉(zhuǎn)軸的頂端銑削一臺(tái)階，觸發(fā)開關(guān)一端緊鄰電池，另一端位于臺(tái)階上，當(dāng)撥轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，碰觸觸發(fā)開關(guān)與電池接通。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種井下工程參數(shù)隨鉆測(cè)量裝置，用于隨鉆測(cè)量鉆壓、扭矩、鉆柱內(nèi)壓力及環(huán)空壓力。包括一測(cè)試主軸，其上固定有電阻應(yīng)變片、測(cè)量電路板及環(huán)空壓力傳感器、管內(nèi)壓力傳感器；電阻應(yīng)變片組成多個(gè)電橋與測(cè)量電路板連接，環(huán)空壓力傳感器、管內(nèi)壓力傳感器與相應(yīng)的儲(chǔ)油裝置連通感受油壓變化，并與測(cè)量電路板連接；在測(cè)試主軸內(nèi)，設(shè)置有扶正管，扶正管內(nèi)放置有電池筒，沿測(cè)試主軸徑向設(shè)置一空心螺釘、一電源開關(guān)，導(dǎo)線連接測(cè)量電路板、電池筒及電源開關(guān)，測(cè)量電路板記錄、存儲(chǔ)、上傳數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型在一測(cè)試主軸內(nèi)外安裝測(cè)量部件，無(wú)自運(yùn)動(dòng)部件，直接反映鉆頭和鉆具工作狀況，數(shù)據(jù)可靠，準(zhǔn)確性高。
文檔編號(hào)E21B47/18GK202500552SQ201220012148
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者吳光武, 李峰飛, 李漢興, 程載斌, 蔣世全, 陳平, 馬天壽, 黃萬(wàn)志 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油研究總院, 西南石油大學(xué)