[发明专利]一种井下钻压和扭矩测量的方法

摘要

本发明公开了一种井下钻压和扭矩测量的方法，钻压随钻测量包括以下步骤：S3、组桥方案连接引线：按照组桥方案连接引线；S4、在调整平衡后、连接好后的八应变片全桥电路的基础上，对各电阻应变片进行防潮处理；S5、进行钻压测量；扭矩随钻测量包括以下步骤：S3、组桥方案连接引线：按照组桥方案连接引线；S4、在调整平衡后、连接好后的八应变片全桥电路的基础上，对各电阻应变片进行防潮处理；S5、进行扭矩测量。发明的有益效果是：消除井下钻压和扭矩随钻测量过程中的弯曲应力、温度等因素的影响、提高井下钻压和扭矩测量精度。

主权项

1.一种井下钻压和扭矩测量的方法，其特征在于：它包括钻压随钻测量和扭矩随钻测量；所述钻压随钻测量包括以下步骤：S1、在井下工程参数随钻测量仪测试主轴外侧的同一横截面上，沿周向均匀间隔90°的4个位置上分别安装电阻应变片R₁、R₃、R₅、R₇，以作为轴向应变测量桥臂，同时确保R₁与R₅成对、R₃与R₇成对；在井下工程参数随钻测量仪测试主轴外侧的同一横截面上，在紧邻电阻应变片R₁、R₃、R₅、R₇的下面，且沿测试主轴的周向均匀间隔90°的4个位置上分别安装电阻应变片R₂、R₄、R₆、R₈，以作为横向补偿应变片；S2、在井下工程参数随钻测量仪测试主轴上粘贴电阻应变片R₁、R₃、R₅、R₇、R₂、R₄、R₆和R₈，粘贴电阻应变片的步骤包括：选择电阻应变片→选择胶粘剂→打磨应变片粘贴表面→清洗应变片粘贴表面→表面画线定位→应变片清洗→涂敷底胶→应变片粘贴→夹具压板加压→加热固化→贴片质量检查，若质量合格即完成电阻应变片的粘贴；S3、组桥方案连接引线：按照组桥方案连接引线，组桥时采用稳压电源供电、采用高精度八位半数字万用表测量电桥的平衡性，若不平横则需要采用康铜丝对电桥进行预调平衡；S4、在调整平衡后、连接好后的八应变片全桥电路的基础上，对各电阻应变片进行防潮处理，防潮处理应根据试验的要求和环境涂覆不同的防潮材料，防潮剂采用703、704硅胶；S5、进行钻压测量：八应变片全桥电路的4个桥臂分别为R₁₅、R₂₆、R₃₇、R₄₈，其中R₁₅、R₃₇为相对桥臂，当钻压外力作用在测试主轴上时，各测点处电阻应变片随测试主轴一起变形，变形后引起应变片变形，应变片电阻发生变化，使得电桥输出信号发生变化，从而可测量钻井工况下的测试主轴轴向变形，通过应力应变关系可知测试主轴所受钻压值，钻压值与指示应变的关系为：式中：WOB为钻压，N；σ为测试主轴粘贴应变片截面轴向应力，Pa；A为测试主轴粘贴应变片截面面积，m²；E为弹性元件的弹性模量，Pa；ε为真实应变，无因次；μ为材料的泊松系数，无因次；ε_du为指示应变，无因次；D为测试主轴外径，m；d为测试主轴内径，m；所述扭矩随钻测量包括以下步骤：S1、在井下工程参数随钻测量仪测试主轴外侧的同一横截面上，且沿周向均匀间隔90°的4个位置上分别安装2个应变片，即使电阻应变片R₂、R₄、R₆、R₈均与母线呈45°安装，电阻应变片R₁、R₃、R₅、R₇均与母线呈135°或‑45°安装；S2、在井下工程参数随钻测量仪测试主轴上粘贴电阻应变片R₁、R₃、R₅、R₇、R₂、R₄、R₆和R₈，粘贴电阻应变片的步骤包括：选择电阻应变片→选择胶粘剂→打磨应变片粘贴表面→清洗应变片粘贴表面→表面画线定位→应变片清洗→涂敷底胶→应变片粘贴→夹具压板加压→加热固化→贴片质量检查，若质量合格即完成电阻应变片的粘贴；S3、组桥方案连接引线：按照组桥方案连接引线，组桥时采用稳压电源供电、采用高精度八位半数字万用表测量电桥的平衡性，若不平横则需要采用康铜丝对电桥进行预调平衡；S4、在调整平衡后、连接好后的八应变片全桥电路的基础上，对各电阻应变片进行防潮处理，防潮处理应根据试验的要求和环境涂覆不同的防潮材料，防潮剂采用703、704硅胶；S5、进行扭矩测量：八应变片全桥电路的4个桥臂分别为R₁₅、R₂₆、R₃₇、R₄₈，其中R₁₅、R₃₇为相对桥臂，当扭矩载荷作用在测试主轴上时，各测点处电阻应变片随测试主轴一起变形，变形后引起应变片变形，电阻应变片的电阻发生变化，使得电桥输出信号发生变化，从而可测量钻井工况下的测试主轴扭转变形，通过应力应变关系可知测试主轴所受扭矩值，扭矩值与指示应变的关系为：式中：TOB为扭矩，N·m；W_T为粘贴应变片截面截面模量，m³；τ_max为截面剪切应力，Pa；ε₁为真实应变，无因次；E为弹性元件的弹性模量，Pa；μ为材料的泊松系数，无因次；ε_du为指示应变，无因次；D为测试主轴外径，m；d为测试主轴内径，m。