專利名稱：鉆井井下隨鉆機械參數(shù)測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種石油鉆井井下儀器，特別是一種鉆井井下隨鉆機械參數(shù)測量儀。
背景技術(shù)：
在各種定向井鉆井施工中，特別對于大位移井，水平井等特殊軌跡井的鉆井施工中，部分鉆具往往橫臥、斜臥在井壁上，使鉆具和井壁產(chǎn)生很大的摩擦阻力，地面對鉆頭施加的鉆壓和扭矩部分被摩擦阻力所消耗。因此，地面顯示的鉆頭鉆壓和鉆頭扭矩不是井下鉆頭所施加的真實壓力和扭矩。在地層復(fù)雜的情況下常會出現(xiàn)鉆頭空轉(zhuǎn)或鉆頭過壓，這給定向井鉆井施工帶來許多不確定因素，影響機械鉆速，增加鉆井周期，嚴(yán)重時容易出現(xiàn)鉆頭偏磨，掉牙輪等事故。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種鉆井井下隨鉆機械參數(shù)測量儀，它位于近鉆頭處，主要測量參數(shù)有鉆壓、扭矩、振動，水眼壓力和環(huán)空壓力。由于采用近鉆頭測量，提高了測量井下機械參數(shù)的準(zhǔn)確率，防止事故的發(fā)生。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，將鉆頭壓力傳感器，鉆頭扭矩傳感器，水眼壓力傳感器、環(huán)空壓力傳感器以及振動傳感器均安裝在一個近鉆頭的測量鉆鋌中。它由雙扣短節(jié)(1)、密封圈(2)、旋扣筒(3)，過渡筒(4)、頂環(huán)(5)、固定膠圈(6)、上短節(jié)(7)、內(nèi)筒(8)、定位螺栓(9)、緊定螺栓(10)、空心螺栓(11)、過線槽(12)、水眼壓力傳感器(13)、環(huán)空壓力傳感器(14)、印制電路板(15)、外筒(16)、夾層螺筒(17)、電路板槽(18)、壓力傳感器(19)、下短節(jié)(20)、外筒緊固螺栓(21)、扭矩傳感器(22)、穿銷(23)組成，雙扣短節(jié)(1)與旋扣筒(3)、過渡筒(4)順序連接，并有密封圈(2)連接密封，在旋扣筒(3)與過渡筒(4)間有頂環(huán)(5)、固定膠圈(6)，在過渡筒(4)下部通過緊定螺栓(10)、空心螺栓(11)連接有內(nèi)筒(8)，上短節(jié)(7)與內(nèi)筒(8)通過定位螺栓(9)剛性相連，過線槽(12)下端裝有印制電路板(15)、電路板槽(18)，水眼壓力傳感器(13)裝在內(nèi)筒本體上，環(huán)空壓力傳感器(14)裝在上短節(jié)(7)本體上，在上短節(jié)(7)中部接有外筒(16)，其間有夾層螺筒(17)，壓力傳感器(19)與鉆頭扭矩傳感器(22)裝在上短節(jié)(7)的下端，并與下短節(jié)(20)的上部凸型頭緊密接觸，振動傳感器裝在內(nèi)筒印制電路板(15)開口槽內(nèi)的電路板上，下短節(jié)(20)與外筒(16)通過外筒緊固螺栓(21)剛性相連，通過夾層螺筒(17)掛接在上短節(jié)(7)上。上短節(jié)與下短節(jié)在軸向通過鉆壓傳感器相互頂靠，在圓周環(huán)向通過扭矩傳感器相互頂靠。
正常打鉆時鉆頭壓力與扭矩通過下短節(jié)傳到鉆壓傳感器和扭矩傳感器上，通過傳感器的受力變形，使貼在傳感器上的橋路應(yīng)變片輸出電信號，從而測出鉆壓與扭矩。同理，水眼壓力傳感器和環(huán)空壓力傳感器測出相應(yīng)值，所有傳感器信號線均接在電路板上，其中振動傳感器主要測量鉆頭振動頻率，振幅參數(shù)。在內(nèi)筒上部設(shè)有過渡短節(jié)總成，它與內(nèi)筒通過一空心螺栓和實心螺栓剛性相連?？招穆菟ㄓ糜谠O(shè)置電源和信號線的過線。過渡總成的上部可以與其它隨鉆儀器相連。為了安全準(zhǔn)確測量，鉆壓和扭矩在圓周環(huán)向應(yīng)設(shè)置兩個以上的壓力傳感器和扭矩傳感器。
本實用新型由于采用了將鉆頭壓力傳感器，鉆頭扭矩傳感器，水眼壓力傳感器、環(huán)空壓力傳感器以及振動傳感器均安裝在一個近鉆頭的測量鉆鋌中。正常打鉆時鉆頭壓力與扭矩通過下短節(jié)傳到鉆壓傳感器和扭矩傳感器上，通過傳感器的受力變形，使貼在傳感器上的橋路應(yīng)變片輸出電信號，從而測出各種參數(shù)。提高了測量井下機械參數(shù)的準(zhǔn)確率，從而提高定向施工質(zhì)量，有利于提高機械鉆速，縮短鉆井周期，減少鉆井事故。其設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，使用簡單，操作方便，很適合現(xiàn)場推廣應(yīng)用。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為鉆壓傳感器和扭矩傳感器局部示意圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)一步說明。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型由雙扣短節(jié)1、密封圈2、旋扣筒3，過渡筒4、頂環(huán)5、固定膠圈6、上短節(jié)7、內(nèi)筒8、定位螺栓9、緊定螺栓10、空心螺栓11、過線槽12、水眼壓力傳感器13、環(huán)空壓力傳感器14、印制電路板15、外筒16、夾層螺筒17、電路板槽18、壓力傳感器19、下短節(jié)20、外筒緊固螺栓21、扭矩傳感器22、穿銷23組成，上短節(jié)7和內(nèi)筒8通過內(nèi)筒定位螺栓9定位，使內(nèi)筒8不會上下竄和周向轉(zhuǎn)動，上短節(jié)7與下短節(jié)20通過夾層螺筒17和外筒緊固螺栓21使外筒16將其連接在一起，使上下短節(jié)受拉不會脫離，又使其在圓周方向和軸向有微量竄動。見圖2所示，軸向竄動量是h1，圓周向竄動是h2，主要是當(dāng)鉆壓和扭矩過量時起到保護(hù)傳感力傳感器19和扭矩傳感器22，內(nèi)筒8設(shè)置了安裝印制電路板15的電路板槽18，為了讓傳感器走線，設(shè)有外環(huán)形空間和內(nèi)環(huán)形空間，以及過線槽12，使信號線和電源線最后通過空心螺栓11與外接儀器相連。各密封圈均采用“O”型密封圈，為了便于安裝夾層螺筒17與下短節(jié)20之間留有間隙H，其中H大于h1，壓力傳感器和扭矩傳感器用穿銷23固定在上短節(jié)7上。主要應(yīng)用于于井身軌跡復(fù)雜的定向井施工測量。
如圖2所示，鉆壓傳感器19和扭矩傳感器22各一個組成一對裝在上短節(jié)7的下端凹槽內(nèi)，其根部通過穿銷23定位，上部由下短節(jié)20的上部凸頭嚙合，在非嚙合部位，且是鉆壓傳感器和扭矩傳感器形變方向設(shè)有一定縫隙h1和h2，當(dāng)鉆壓或扭矩過量時，相應(yīng)傳感器變形過大，迫使縫隙重合，從而起到對傳感器的保護(hù)作用。測量儀短節(jié)的整體彎曲變形的保護(hù)主要由內(nèi)筒和外筒共同起作用。
權(quán)利要求1.一種鉆井井下隨鉆機械參數(shù)測量儀，它由雙扣短節(jié)(1)、密封圈(2)、旋扣筒(3)，過渡筒(4)、頂環(huán)(5)、固定膠圈(6)、上短節(jié)(7)、內(nèi)筒(8)、定位螺栓(9)、緊定螺栓(10)、空心螺栓(11)、過線槽(12)、水眼壓力傳感器(13)、環(huán)空壓力傳感器(14)、印制電路板(15)、外筒(16)、夾層螺筒(17)、電路板槽(18)、壓力傳感器(19)、下短節(jié)(20)、外筒緊固螺栓(21)、扭矩傳感器(22)、穿銷(23)組成，其特征在于雙扣短節(jié)(1)與旋扣筒(3)、過渡筒(4)順序連接，并有密封圈(2)連接密封，在旋扣筒(3)與過渡筒(4)間有頂環(huán)(5)、固定膠圈(6)，在過渡筒(4)下部通過緊定螺栓(10)、空心螺栓(11)連接有內(nèi)筒(8)，上短節(jié)(7)與內(nèi)筒(8)通過定位螺栓(9)剛性相連，過線槽(12)下端裝有印制電路板(15)、電路板槽(18)，水眼壓力傳感器(13)裝在內(nèi)筒本體上，環(huán)空壓力傳感器(14)裝在上短節(jié)(7)本體上，在上短節(jié)(7)中部接有外筒(16)，其間有夾層螺筒(17)，壓力傳感器(19)與鉆頭扭矩傳感器(22)裝在上短節(jié)(7)的下端，并與下短節(jié)(20)的上部凸型頭緊密接觸，振動傳感器裝在內(nèi)筒印制電路板(15)開口槽內(nèi)的電路板上，下短節(jié)(20)與外筒(16)通過外筒緊固螺栓(21)剛性相連，通過夾層螺筒(17)掛接在上短節(jié)(7)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井井下隨鉆機械參數(shù)測量儀，其特征在于鉆壓傳感器(19)和扭矩傳感器(22)各一個組成一對裝在上短節(jié)(7)的下端凹槽內(nèi)，其根部通過穿銷(23)定位，上部由下短節(jié)(20)的上部凸頭嚙合，在非嚙合部位，且是鉆壓傳感器(19)和扭矩傳感器(22)形變方向設(shè)有一定縫隙h1和h2。
專利摘要鉆井井下隨鉆機械參數(shù)測量儀，采用了將鉆頭壓力傳感器，鉆頭扭矩傳感器，水眼壓力傳感器、環(huán)空壓力傳感器以及振動傳感器均安裝在一個近鉆頭的測量鉆鋌中。正常打鉆時鉆頭壓力與扭矩通過下短節(jié)傳到鉆壓傳感器和扭矩傳感器上，通過傳感器的受力變形，使貼在傳感器上的橋路應(yīng)變片輸出電信號，從而測出各種參數(shù)，提高了測量井下機械參數(shù)的準(zhǔn)確率，從而提高定向施工質(zhì)量，有利于提高機械鉆速，縮短鉆井周期，減少鉆井事故。其設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，使用簡單，操作方便，很適合現(xiàn)場推廣應(yīng)用。
文檔編號E21B44/00GK2791245SQ20032010500
公開日2006年6月28日 申請日期2003年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月21日
發(fā)明者吳智中, 楊錦舟, 宋宇新, 余雷 申請人:遼河石油勘探局