[发明专利]一种随钻井下扭矩测量系统及方法

权利要求书

1.一种随钻井下扭矩测量系统，其特征在于，包括：

钻铤本体，其外壁上等间距共轴心设置多个扭矩传感器安装凹槽，相邻扭矩传感器安装凹槽之间设置有通孔；

扭矩测量传感器，为一安装于所述扭矩传感器安装凹槽内部的弹性圆环结构，其上设置有共圆周等距排列的多个扭矩应变测量体；

所述钻铤本体为水眼偏心结构设计，钻铤本体水眼内部设置电池供电单元连接线、MWD接口协议电路连接线，所述MWD接口协议电路连接线的一端连接至钻铤本体的圆环接头处；所述钻铤本体的两端接头处设置密封圈结构；

所述钻铤本体侧壁上设置电池舱体、压力测量电路舱体，MWD接口协议电路舱体；所述压力测量电路舱体，MWD接口协议电路舱体与扭矩传感器安装凹槽相连；

所述扭矩应变测量体包括：硅晶体薄膜,其两端有使用离子注入工艺掺入三价元素硼而形成的P型半导体，其中部设置有寄生电容以及使用离子注入工艺掺入价元素磷而形成的N型半导体；

其中，在标定时，标定测量模块，将不同的扭矩力加载到随钻井下扭矩测量装置的钻铤本体上；线性拟合模块将不同扭矩力值及其对应的电压值带入下式并利用最小二乘拟合方法计算多项式系数a_Ti：

式中，X是随钻井下扭矩测量装置的输出电压值，y是所加载的扭矩力的真实值；N为标定次数；实际测量模块利用求解得到的多项式系数a_Ti将实际测量得到的随钻井下扭矩测量装置的输出电压值转换为对应的扭矩力。

2.根据权利要求1所述的一种随钻井下扭矩测量系统，其特征在于，包括：温度系统拟合模块，改变钻铤本体所处环境温度，并求取对应的多项式系数；根据求解的多项式系数，基于以下公式拟合温度系数b_Tij：

式中，M为温度标定次数。

3.根据权利要求1所述的一种随钻井下扭矩测量系统，其特征在于，所述实际测量模块中，基于下式获取扭矩力y_T：

式中，t为温度，b_Tij为a_Ti拟合多项式的温度标定系数。

4.根据权利要求1所述的一种随钻井下扭矩测量系统，其特征在于，所述实际测量模块中，基于下式获取扭矩力y_T：

y_T＝T*B_T*X

式中，

T＝(1，t，..........t^M)

t为温度，b_Tij为a_Ti拟合多项式的温度标定系数。