[发明专利]一种近钻头测量装置

说明书

本发明公开了一种近钻头测量装置，包括：其中形成有钻井液通道的分别与螺杆和钻头连接的短节本体；设置在短节本体的外壁上的电阻率测量模块，其在第一控制信号的作用下获取随钻测量作业中钻头实时到达位置处的地层电阻率数据；设置在短节本体的外壁上的无线短传模块，其在第二控制信号的作用下接收地层电阻率数据，并将地层电阻率数据发送至螺杆上方的外部设备中；和分别与电阻率测量模块和无线短传模块连接的总控模块，其交替发送有效的第一控制信号和第二控制信号。本发明能够充分利用近钻头短节上的空间，实现了具有一定探测深度的电阻率测量及无线跨螺杆短传的功能，对于钻井轨迹的调整和钻进安全非常有利。

技术领域

本发明涉及石油勘探开发的随钻测量领域领域，具体地说，是涉及一种近钻头测量装置。

背景技术

随着石油和天然气开发的不断进行，早期的常规油气藏已经开发接近尾声，目前已经向开发非常规油气藏、复杂油气藏等方面由浅层向深层发展。现今，对这些复杂油气藏，水平井工艺等钻井工艺应用越来越广泛，在油气井的施工过程中，通过地质导向技术来提高钻遇率和泻油面积，对提高单井产量有非常重要的意义。与此同时，地质导向施工对随钻测量仪器的要求越来越高，特别是对测量点距离钻头越近越好，如果能够在螺杆下方则为最佳。由于螺杆的特殊结构，不利于电缆穿过，因此近钻头短节一般需要有一个跨螺杆的无线短传装置，将测量的信号传输到螺杆上方，再经过有线方式传输到泥浆脉冲起，然后再传输到地面。

由于受到钻井时钻具组合的要求以及狗腿度的限制，安装在钻头上方并且位于螺杆下方的近钻头短节的长度一般都不能超过1米。这个长度比常规随钻仪器动辄10米以上，将极大限制近钻头短节内部能够设计安装测量传感器结构，特别是对电磁波电阻率这样需要多个线圈构成线圈系才可以进行地层电阻率测量的模块。按照电磁波电阻率的基本原理，电磁波电阻率的测量至少需要一个发射线圈，两个接收线圈。电磁波电阻率的发射线圈到两个接收线圈中点的距离称为源距，这个源距与测量地层电阻率的探测深度是近似相当的关系。因此，为了保证一定探测深度，要求源距超过0.5m以上，否则信号达不到一定深度的地层，导致测量结果只是反映短节周围钻井液的电阻率。

近钻头短节上的无线短传线圈是必须的结构，由于无线短传的工作频率较低，需要发射线圈的电感较大才能实现高效率的短传发射。发射线圈的电感较大就要求线圈的匝数较多，且线圈下方安装磁芯，才能实现较大的电感。因此无线短传线圈一般在近钻头短节上需要占用0.4m以上。因此在近钻头短节中，如何更加有效的利用近钻头测量短节空间，安装尽可能多的测量模块，特别是类似电磁波电阻率这样的传感器是亟需解决的问题。

现有技术中有直接就在近钻头短节上安装电磁波电阻率测量线圈系，回避无线短传的线圈，或者采用电流型的侧向电阻率的测量原理，这种原理电阻率探测深度非常有限。这样，都不能有效解决既实现近钻头电磁波电阻率测量和无线电磁波短传，又实现一定的地层电阻率探测深度，同时还将近钻头短节的长度限制在1米以内。

发明内容

本发明需要设计一种有效的将无线电磁波短传线圈和电磁波电阻率线圈系在空间上有效的结合在一起的装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种近钻头测量装置，包括：其中形成有钻井液通道的短节本体，所述短节本体构成为分别与螺杆和钻头连接；设置在所述短节本体的外壁上的电阻率测量模块，所述电阻率测量模块构成为在第一控制信号的作用下获取随钻测量作业中钻头实时到达位置处的地层电阻率数据；设置在所述短节本体的外壁上的无线短传模块，所述无线短传模块构成为在第二控制信号的作用下接收所述地层电阻率数据，并将所述地层电阻率数据发送至所述螺杆上方的外部设备中；和分别与所述电阻率测量模块和所述无线短传模块连接的总控模块，所述总控模块构成为交替发送有效的所述第一控制信号和所述第二控制信号。