[发明专利]井下工程参数随钻测量装置

说明书

技术领域

本发明属于石油天然气钻井时使用的工具，具体涉及一种石油天然气钻井井下工程参数随钻测量装置。

背景技术

在石油天然气钻井工作中，无论是钻定向井、水平井，或是直井，为了更好地控制钻井，地面工程技术人员需要更好的了解井下的工程参数——钻压、扭矩、弯曲应力、钻柱内压力及环空压力等。

目前国内外钻井施工过程中，获取钻压、扭矩、弯曲应力、钻柱内压力及环空压力等井下工程参数的方法可分为地面(或近井口)间接获取、井下直接获取两种，其中间接获取的方法由于成本低而最为常用。对钻压的测量和了解主要是利用地面指重表，但地面测量的数据不能真实的反应作用在钻头上的钻压；对扭矩的测量，是在井口装置或电机轴上进行，更不是钻头处的作用扭矩；对环空压力、弯曲应力等工程参数，地面更是无法了解。随着现代电子测量技术的发展，各种传感器和数据处理装置已经能够从井下恶劣的环境中获取数据并处理。将传感器和数据处理装置尽量靠近钻头，就可实现钻压、扭矩、弯曲应力、钻柱内压力及环空压力的测量。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种在入井后能够平稳测量钻压、扭矩、钻柱内压力及环空压力的井下工程参数随钻测量装置。它在入井后，不仅可以记录、存储钻压数值，而且可以与井下脉冲发生器合用将测量数据直接传输到地面。使地面工程技术人员及时了解和掌握地下钻具的实际工作状况。并且，该测量装置结构简单，制造成本不高，工作寿命长，有利于提高钻井技术水平。

为了达到上述目的和要求，本发明采用以下技术方案：一种井下工程参数随钻测量装置，属于随钻测量仪的一部分，其特征在于：包括一带有中空腔的测试主轴，在测试主轴上固定有电阻应变片、测量电路板及环空压力传感器、管内压力传感器；所述电阻应变片有多片，组成多个电桥与所述测量电路板连接，所述环空压力传感器、管内压力传感器与相应的储油装置连通感受油压变化，并与所述测量电路板连接；两所述储油装置均有压力感应薄膜，与所述环空压力传感器相应的储油装置上，压力感应薄膜露于测试主轴外的环空管柱中，与所述管内压力传感器相应的储油装置上，压力感应薄膜露于测试主轴的中空腔内；在所述测试主轴的中空腔内，设置有扶正管，扶正管内放置有电池筒，沿所述测试主轴径向设置一空心螺钉，导线穿过空心螺钉一端连接所述测量电路板，另一端连接所述电池筒；亦沿所述测试主轴径向设置一电源开关，一端与所述电池筒触发接通，另一端通过导线与测量电路板连接；所述测量电路板与上位机相连。

上述测试主轴外由保护壳体保护，包括哈弗保护半壳和保护外壳，依次套设在测试主轴的外部。

在测试主轴某一段外缘铣扁，扁部固定有电阻应变片、测量电路板及环空压力传感器、管内压力传感器。

上述环空压力传感器、管内压力传感器上有一个油压感应孔，通过油路与储油装置相连。

上述测试主轴内壁与扶正管之间支撑有翼型扶正器；测试主轴两端连接上接头和下接头，并由卡簧锁定其轴向位置。

一般地，空心螺钉、电源开关穿过扶正器。

上述电源开关包括一固定在测试主轴上的开关外壳，开关外壳里装一拨转轴，与开关外壳沿径向嵌装；拨转轴的顶端铣削一台阶，触发开关一端紧邻电池，另一端位于台阶上，当拨转轴旋转时，碰触触发开关与电池接通。

本装置可通过专用连接装置与泥浆脉冲发生器连接，经泥浆脉冲发生器将测量信号发送到地面。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明在一测试主轴内外安装测量部件，无自运动部件，直接反映钻头和钻具工作状况；2、本发明测试主轴上安装应变片，本体可以传递正常钻井使用的钻压、扭矩载荷，利用应变片组成电桥随钻测量钻压、扭矩，数据可靠，准确性高；3、本发明在测试主轴内部装配有两个压力传感器，一个压力传感器的测试端连通保护壳体的外部，以测量井下环空压力；另外一个压力传感器的测试端连通测试主轴内部，以测量钻柱内部的压力。泥浆压力通过储油装置的液压油将压力的变化传到压力传感器，经连接导线将信号传递到测量电路板，进行记录、存储或发送到上传装置；4、本发明依靠测量电路板不仅可以记录、存储数据，还可以上传数据；5、本发明结构简单，入井后工作可靠，使用寿命长。

附图说明

图1是本发明装置的结构轴剖图。

图2是安装环空压力传感器的剖面构造图。

图3是安装管内压力传感器的剖面构造图。

图4是粘贴电阻应变片组成多个电桥，及安装空心螺钉的剖面构造图。

图5是安装电源开关的剖面构造图。

具体实施方式