[发明专利]井筒多物理场测量器

说明书

本发明涉及井筒探测工具领域，公开了一种井筒多物理场测量器，该井筒多物理场测量器包括具有内腔的壳体(1)和安装于该内腔中的电路板组件(2)，该电路板组件(2)集成设置有至少两种用于测量不同物理参数的传感模块并包括沿所述内腔的延伸方向布置的多个刚性线路板(21)和电性连接至不同所述刚性线路板(21)之间的柔性线路板(22)。本发明的井筒多物理场测量器能够通过集成设置在电路板组件上的传感模块测量井筒内的至少两种不同物理参数，还通过利用柔性线路板的易弯折特性有效缩小了电路板组件的体积，使得电路微型化，使得测量工具结构更紧凑、体积更小。

技术领域

本发明涉及井筒探测工具，具体地涉及一种井筒多物理场测量器。

背景技术

随着油气勘探开发不断深入，钻井工程逐步向深井、超深井等领域进发，由此面临着超高温(220℃)、超高压(200MPa)、强振、腐蚀等恶劣环境条件，同时地质条件也变得愈发复杂，风险管控对于钻完井过程也显得更加重要。复杂的井下环境，特别是窄安全密度窗口等难题，导致钻完井过程中漏失、井涌、窜槽等问题频发，破坏井筒的完整性，甚至可能导致油气井的报废。

例如，温度、压力对钻井液和固井液的性能参数影响非常显著，且不同温度、压力范围内井筒流体热物性参数的响应规律也存在明显差异，而深井、超深井井筒温度压力更高、变化幅度更大。目前，超高温、超高压(220℃、200MPa)对井筒流体密度和流变性的影响规律尚不明确，超高温、超高压耦合作用下井筒流体流变模型尚欠缺，井筒流体的运动状态无法准确获取，当溢流、漏失等复杂工况发生后流体运动状态发生何种变化亦无从得知。此外，高温高压条件下固井水泥浆候凝失重特性研究不够充分，更无法为深井、超深井超高温超高压环境下的固井作业提供指导。

因此，获取井筒内准确的温度场、压力场分布及井筒流体的动力学性能等参数，对于钻完井过程中井下流体性质和施工过程风险的计算、判断和控制有着重要意义。

目前，随钻测量技术已取得显著的发展，形成了一系列成熟的产品，取得了显著的应用效果，但在超高温超高压条件下这些随钻测量工具存在温度耐受能力不足、易失效等缺陷，且为井下单点测量、维度单一。通过随钻测量工具实时获取井下工程参数是准确掌握井筒信息最有效的手段，常规随钻测量工具通常安置于近钻头处，在某一井段连续测量井底工程参数，导致其并不能在钻完井全过程中得到充分的应用。受限于随钻测量工具的单点测量特性，仅能够获得某一井深的工程参数，维度单一，无法实现深井长裸眼段井筒压力剖面的实时测量，随钻测量工具大都成本较高，一旦井下发生复杂事故可能导致设备报废，增加钻井经济成本。

目前相关市场的现有产品主要包括沙特阿美公司研制的钻井微芯片测量工具、浙江探芯科技有限公司研制的井下微芯片智能胶囊、中石化工程院研制的微芯片示踪器、宁波万由深海能源科技有限公司研制的井下测量微芯片传感器。然而，这些产品在产品体积、测量参数种类、压力测量方案等方面均存在不足。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的井筒探测工具测量维度单一、产品体积较大的问题，提供一种井筒多物理场测量器，该井筒多物理场测量器能够协同测量井筒内至少两种不同物理参数，并具有结构紧凑、体积较小等优点。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种井筒多物理场测量器，包括具有内腔的壳体和安装于该内腔中的电路板组件，该电路板组件集成设置有至少两种用于测量不同物理参数的传感模块并包括沿所述内腔的延伸方向布置的多个刚性线路板和电性连接至不同所述刚性线路板之间的柔性线路板。

优选地，各个所述刚性线路板的外周轮廓分别形成为直径不大于15mm的圆形，并且/或者，所述柔性线路板连接至所述刚性线路板的外周缘。

优选地，所述传感模块包括压力传感模块，所述壳体的内腔中填充有电性连接至该压力传感模块的PDMS复合导电材料，以能够通过该PDMS复合导电材料测量环境压力。

优选地，所述PDMS复合导电材料作为压力传感器并与所述压力传感模块形成惠斯通电桥电路。