CN101070757A - 近钻头测井数据过马达有线传输装置 - Google Patents

Abstract

近钻头测井数据过马达有线传输装置，应用于近钻头地质导向钻井系统的数据传输。特征是：测量短节内的井下测量仪器数据输出接口，连接有数据传输导线，数据传输导线通过测量短节的壳体连接马达壳体内数据传输导线；马达壳体内数据传输导线连接旁通阀的壳体内数据传输导线；旁通阀壳体内数据传输导线与MWD系统的数据接收接口连接。测量短节、马达和旁通阀之间通过螺纹连接，连接后测量短节、马达和旁通阀壳体的数据传输导线实现对接并导通。效果是：本发明能将近钻头测井数据传递给MWD系统，再由MWD系统的数据上传装置上传到地面接收系统。为近钻头测井数据传输提供有线通道。克服无线电传输受井底复杂工况干扰，可靠性差的不足。

Description

近钻头测井数据过马达有线传输装置

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，特别涉及随钻测井数据传输装置，是一种近钻头测井数据过马达有线传输装置。

背景技术

随着石油、天然气资源的不断开采和消耗，国际石油价格节节攀升，促使人们不断把钻探的目标扩展到新的勘探地域以及前期认为没有开发价值的复杂地层、薄油气层等。而近钻头地质导向钻井系统基于其自身特点和随钻识别、导向等功能，无疑将会十分有效地提高探井的成功率，提高复杂地层、薄油层的钻遇率、采收率，节约钻井成本，实现增储上产，具有显著的经济效益。所以近钻头地质导向钻井系统的市场需求客观存在，随着油气资源的不断开发消耗，预测这一市场需求还会逐年增加。

目前，近钻头地质导向钻井是当前石油天然气钻井行业中的尖端技术之一。尤其适于在新地域的初探、复杂贫油地层中控制理想的井眼轨迹等。传统的近钻头地质导向钻井系统主要由地面部分和井下部分两大部分组成，其中井下部分由MWD系统和近钻头测传马达组成。测量仪器的位置在马达的下部。所说的马达是螺杆钻具。测量仪器和马达称之为近钻头测传马达。近钻头测传马达是该系统的核心组成部分，就是一个在马达的下面靠近钻头的测量短节内装有测井仪器的装置。近钻头测传马达下部的测量仪器所测得的钻井数据，通过无线传输方式，越过上面的马达，传送给近钻头测传马达上部的MWD系统；然后与MWD系统所测量的数据一起，由MWD系统的传输工具传送至地面接收系统；最后经过地面处理系统解码转化成地面工作人员可识别的数据。地面人员根据这些数据对井底地质情况进行分析判断，及时调整井下马达与钻井参数，控制井眼轨迹，实现地质导向钻井。测井仪器所测得的数据需要先上传到马达上部的随钻测量MWD系统，再由MWD系统采用脉冲发生器以脉冲信号的方式传送到地面。这样，数据的传输就需要经过或越过测井仪器与MWD之间的马达和旁通阀。传统过近钻头测传马达的传输方式是采用无线电发射与接收的方式传输，这种无线电发射与接收传输数据的可靠性较差。

如前所述，近钻头测井是把测井仪器安装在距离钻头尽可能近的位置，实现对钻头周围附近原始地层参数的测量。近钻头地质导向钻井系统不仅能够实现近钻头测井，还能够把这些测得的数据实时传送到地面，通过解码转换成地面工作人员可识别的地质参数。所以，在钻井工程中近钻头地质导向钻井系统具有十分有价值的某些功能，如能够实时测量并使工作人员读取到未钻开的原始地层参数。这样，地面工作人员就可以根据这些数据，分析判断正在钻遇地层的地质含油气情况，从而适时地调整钻进方向，获得最有利的井眼轨迹。

目前，国内现有近钻头地质导向钻井系统的近钻头测井数据过马达上传都是利用无线电传输方式。无线电传输很容易受井底套管以及复杂工况所干扰，传输的可靠性差，对钻井工况的适应性差。近钻头测井数据过马达传输技术成为制约近钻头地质导向钻井技术发展的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是提供一种近钻头测井数据过马达有线传输装置，以有线连接方式通过马达，将近钻头测井仪器测得的数据传递给MWD系统。为近钻头测井数据传输提供一个有线的数据通道。有线数据传输不仅不受周围环境干扰，而且传输可靠性获得很大提高。克服过马达无线传输容易受井底套管以及复杂工况的干扰，传输的可靠性差的不足。

本发明采用的技术方案是：近钻头测井数据过马达有线传输装置包括测量短节4、马达6、旁通阀7，测量短节4与旁通阀7中间通过螺纹5连接有马达6。在测量短节4内有井下测量仪器，在旁通阀7上面的无磁钻铤内有MWD系统8。其特征是：测量短节4内的井下测量仪器的数据输出接口，连接有数据传输导线10，数据传输导线10通过测量短节4的壳体连接马达6壳体内数据传输导线10；马达6壳体内数据传输导线10连接旁通阀7的壳体内数据传输导线10；旁通阀7壳体内数据传输导线10与MWD系统8的数据接收接口连接。钻井过程中，本发明在井下，测量短节4随钻测得的数据通过数据传输导线10，传送到马达6上部的MWD系统8后，再由MWD系统8通过脉冲发生器上传到地面接收系统。从测量短节4到MWD系统8之间，采用有线数据传输不受外界干扰，钻井数据传输可靠性大大提高。

数据传输导线10将数据从测量短节4传送到MWD系统8的过程中，经过测量短节4、马达6和旁通阀7的壳体；另外由于测量短节4、马达6和旁通阀7之间是由螺纹连接的，必须要通过测量短节4、马达6和旁通阀7之间的连接螺纹5。下面分别阐述数据传输导线10通过测量短节4、马达6和旁通阀7的壳体和通过它们之间连接螺纹5的技术方案。

数据传输导线10通过测量短节4、马达6和旁通阀7壳体的技术方案有4种。针对壳体的不同结构，可以采用其中一种或两种。

数据传输导线10通过壳体方案：

A、数据传输导线10过孔结构：在壳体壁上有径向和、或轴向孔11，径向和、或轴向孔11内有数据传输导线10。借助深孔钻技术可以在壳体12的壁中钻出很深很长的小通孔11。径向和、或轴向孔11的直径在5-10毫米之间。

B、数据传输导线10过封槽结构：在壳体12的内表面或外表面有槽，槽内有数据传输导线10，在槽内填有封填物13或采用堆焊方法把槽封固，数据传输导线10被埋在壳体12的槽内。槽的宽度在3-8毫米之间，槽的深度在5-15毫米之间。封填物13包括：橡胶、塑料、密封胶等。

C、预埋数据传输导线10结构：主要用于马达定子壳体12内数据传输导线10的通过。在马达定子橡胶14内有数据传输导线10。即在马达定子壳体12钢管内壁上预埋数据传输导线10，硫化定子橡胶14时将数据传输导线10封注在马达定子橡胶14内。

D、数据传输导线10捆绑壳体结构：在壳体12外壁表面上捆绑有数据传输导线10，在数据传输导线10外部有封胶，封胶粘固在壳体12外壁表面和数据传输导线10上部。即直接把数据传输导线10捆绑在壳体12上，数据传输导线10可以是直线的方式，也可以缠绕在壳体12上，然后采取适当的措施如用胶封等，保护数据传输导线10不受损坏。

对不同结构的壳体12，数据传输导线10通过壳体12方案可以在上述方案中选取一种或两种。

数据传输导线10通过螺纹方案：

螺纹是井下工具零件之间的常用连接方式。测量短节4、马达6和旁通阀7之间通过螺纹5连接，螺纹5需要连接或拆卸。螺纹5连接后测量短节4、马达6和旁通阀7壳体的数据传输导线10必须实现对接并导通，测量短节4随钻测得的数据才能顺利通过数据传输导线10，传送到马达6上部的MWD系统8。所以，螺纹5连接处与壳体部位的数据传输导线10通过方案不同，需要特殊的走线方式才能实现。本发明数据传输导线10通过螺纹方案是利用螺纹啮合处的外螺纹15或内螺纹16齿根处间隙走线，并在螺纹退刀槽部位实现对接。

具体做法是：在螺纹的齿根部螺旋形缠绕并粘贴有数据传输导线10。数据传输导线10可以缠绕在内螺纹16齿根处，还可以缠绕在外螺纹15齿根处。在螺纹退刀槽部位固定有数据传输导线10的触头。数据传输导线10与螺纹退刀槽部位的触头连接。

所述的触头结构分述如下：所述的外触头19是圆环形状，截面可以是矩形也可以是弧形等其他形状，外触头19与传输导线10连接，三面外包绝缘填料17。内触头18由触头本体20和弹簧片21组成，弹簧片21固定在触头本体20上，一端伸出本体之外，弹簧片21连接传输导线10。当连接螺纹5上紧到位后，弹簧片支撑在圆环形状外触头19的表面，这样就把外触头19和内触头18连接起来了，实现传输导线10在螺纹退刀槽部位导通。触头本体20上有接头与传输导线10连接，触头本体20三面外包绝缘填料17。

外触头19和内触头18的固定主要是通过粘接来实现的，外触头19和内触头18与外包的绝缘调料粘接或直接压装在一起，再把绝缘填料粘接在螺纹退刀槽的相应位置，外触头19和内触头18的导线接头与传输导线10连接。

本发明提供的重点是数据传输导线10通过壳体方案和数据传输导线10通过螺纹方案。数据传输导线10通过马达6动子与定子之间导通的方案采用公知技术。如采用电动机或发电机定子与动子之间的电刷导通的方案。这里不详细叙述。

本发明的有益效果：本发明以有线连接方式通过马达，将近钻头测井数据传递给随钻测量MWD。为近钻头测井数据传输提供一个有线的通道。有线数据传输不易受干扰，可靠性大大提高。克服了无线电传输很容易受井底套管以及复杂工况的干扰，传输的可靠性差的不足。上述结构设计有较大的改进，打破了长期以来近钻头测井数据只能采用无线方式传递给MWD的传统做法，改变了不可能用有线传输的陈旧观念。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明近钻头测井数据过马达有线传输装置的整体结构示意图。

图2是本发明数据传输导线10过孔结构剖面示意图。

图3是图2的横剖面示意图。

图4是本发明数据传输导线10过孔结构剖面示意图。

图5是图4的横剖面示意图。

图6是本发明数据传输导线10过封槽结构剖面示意图。

图7是图4的横剖面示意图。

图8是本发明预埋数据传输导线10结构剖面示意图。

图9是图6的横剖面示意图。

图10是本发明数据传输导线10捆绑壳体结构剖面示意图。

图11是本发明数据传输导线10捆绑壳体结构剖面示意图。

图12是本发明数据传输导线10通过内螺纹齿根部结构剖面示意图。

图13是本发明数据传输导线10通过外螺纹齿根部结构剖面示意图。

图14是本发明触头的固定结构剖面示意图。

图15是本发明内触头的结构示意图。

图中，1.钻头，2.传动轴，3.万向轴，4.测量短节，5.螺纹，6.马达，7.旁通阀，8.MWD系统，9.过螺纹接头，10.数据传输导线，11.孔，12.壳体，13.封填物，14.定子橡胶，15.外螺纹，16.内螺纹，17.绝缘填料，18.内触头，19.外触头，20.触头本体，21.弹簧片。

具体实施方式

实施例1：参阅附图1。本发明近钻头测井数据过马达有线传输装置，包括测量短节4、马达6、旁通阀7。马达6采用的是直径为172毫米的螺杆钻具。测量短节4上端通过螺纹5连接有马达6，马达6的上端通过螺纹5连接有旁通阀7。在测量短节4内有井下测量仪器，在旁通阀7上面的有MWD系统8。测量短节4内的井下测量仪数据输出接口，连接有数据传输导线10，数据传输导线10通过测量短节4的壳体和螺纹5，连接马达6壳体内数据传输导线10；马达6壳体内数据传输导线10通过螺纹5，连接旁通阀7的壳体内数据传输导线10；旁通阀7壳体内数据传输导线10与MWD系统8的数据接收接口连接。测量短节4、马达6和旁通阀7之间通过两处螺纹5连接，连接后测量短节4、马达6和旁通阀7壳体的数据传输导线10实现对接并导通。

下面按照各部件的连接顺序，自下而上，分别叙述近钻头测井数据过马达有线传输装置的数据传输导线10的设置结构。

测量短节4：参阅图4和图5。在测量短节4的壳体12壁上有一个径向孔11和一个轴向孔11，径向孔11和轴向孔11连通。径向孔11和轴向孔11内有数据传输导线10。数据传输导线10与测量短节4内的仪器接口连接。径向孔11和轴向孔的直径是8毫米。

参阅图14。在测量短节4螺纹5的地方，数据传输导线10的另一端连接一个固定在螺纹退刀槽部位的数据传输导线10的内触头18。内触头18与密封填料17一起粘接在外螺纹退刀槽的相应位置，触头接头与传输导线10连接(内触头结构参阅图15)。

马达6：参阅图1。马达6通过螺纹5连接在测量短节4的上部。

参阅图14。马达6的下端螺纹5的端部退刀槽部位固定有数据传输导线10的触头。数据传输导线10与螺纹退刀槽部位的触头连接。外触头19到外螺纹15端面的距离和内触头18到内螺纹16台肩的距离相等。当外螺纹15与内螺纹16上紧后，外触头19和内触头18通过弹簧片21实现对接，连接在外触头19和内触头18上的数据传输导线10导通。

参阅图12。数据传输导线10缠绕在内螺纹16齿根处并固定。数据传输导线10从内螺纹1 6齿根部螺旋状通过螺纹，到达马达6的壳体12壁上的轴向孔11。参阅图2和图3。在马达6的壳体12壁上有一个轴向孔11。轴向孔11为通孔，轴向孔11内有数据传输导线10。轴向孔的直径为8毫米。

参阅图14。在马达6的上端螺纹5的端部固定有外触头19。外触头19与马达6轴向孔11内的数据传输导线10连接。

所述的外触头19是圆环形状，截面可以是矩形也可以是弧形等其他形状，外触头19与传输导线10连接，三面外包有绝缘填料17。

参阅图15。内触头18由触头本体20和弹簧片21组成，弹簧片21固定在触头本体20上，一端伸出本体之外，弹簧片21连接传输导线10。当连接螺纹5上紧到位后，弹簧片支撑在圆环形状外触头19的表面，这样就把外触头19和内触头18连接起来了，实现传输导线10在螺纹退刀槽部位导通。触头本体20上有接头与传输导线10连接，触头本体20三面外包有绝缘填料17。

旁通阀7：与测量短节4的结构相同，即旁通阀7内的数据传输导线10通过旁通阀7的结构相同，不重复叙述。旁通阀7内的MWD系统8的输入口与数据传输导线10连接。

实施例2：

测量短节4：参阅图4和图5在测量短节4的壳体12壁上有一个径向孔11，径向孔11内有数据传输导线10。

参阅图6、图7。在壳体12的外表面有槽，槽内有数据传输导线10，在槽内有填封填物13把槽封固，数据传输导线10被埋在壳体12的槽内。槽的宽度为5毫米，槽的深度为10毫米。径向孔11内的数据传输导线10与槽内的数据传输导线10接通。

另外，在测量短节4的另一端壳体12壁上还有一个径向孔11，径向孔11内有数据传输导线10。目的是将槽内的数据传输导线10引入测量短节4的壳体12内，并且接通测量短节4螺纹5的处的数据传输导线10。

参阅图14。在测量短节4螺纹5处的数据传输导线10的另一端连接一个固定在螺纹退刀槽部位的数据传输导线10的内触头18。

马达6：马达6上的数据传输导线10通过马达6两端螺纹处的结构与实施例1相同，不同点是数据传输导线10通过马达6壳体12的结构。重点叙述数据传输导线10通过马达6壳体12的结构。

参阅图8和图9。在马达定子橡胶14内有数据传输导线10。即在马达定子壳体12钢管内壁上预设数据传输导线10，硫化注胶时将数据传输导线10封注在马达定子橡胶14内。数据传输导线10的两端分别连接马达6两端的内触头18和外触头19。

旁通阀7：与测量短节4的结构相同，不重复叙述。旁通阀7内的MWD系统8的输入口与数据传输导线10连接。

实施例3：

实施例3与实施例1基本相同，不同点是：数据传输导线10通过螺纹时是缠绕在外螺纹15齿根处。参阅图13。

Claims (8)

1、一种近钻头测井数据过马达有线传输装置，包括测量短节(4)、马达(6)、旁通阀(7)，测量短节(4)与旁通阀(7)中间通过螺纹(5)连接有马达(6)，在测量短节(4)内有井下测量仪器，在旁通阀(7)上面的无磁钻铤内有MWD系统(8)，其特征是：测量短节(4)内的测量仪器数据输出接口，连接有数据传输导线(10)，数据传输导线(10)通过测量短节(4)的壳体连接马达(6)壳体内数据传输导线(10)；马达(6)壳体内数据传输导线(10)连接旁通阀(7)的壳体内数据传输导线(10)；旁通阀(7)壳体内数据传输导线(10)与MWD系统(8)的数据接收接口连接，测量短节(4)、马达(6)和旁通阀(7)之间通过螺纹(5)连接，连接后测量短节(4)、马达(6)和旁通阀(7)壳体的数据传输导线(10)实现对接并导通；

所述的通过螺纹(5)连接是在螺纹(5)的齿根部螺旋形缠绕并粘贴有数据传输导线(10)，在螺纹退刀槽部位固定有数据传输导线(10)的触头(18、19)，数据传输导线(10)与螺纹退刀槽部位的触头(18、19)连接；

所述的外触头(19)是圆环形状，截面可以是矩形也可以是弧形等其他形状，外触头(19)与传输导线(10)连接，三面外包绝缘填料(17)，内触头(18)由触头本体(20)和弹簧片(21)组成，弹簧片(21)固定在触头本体(20)上，一端伸出本体之外，弹簧片(21)连接传输导线(10)，当连接螺纹(5)上紧到位后，弹簧片支撑在圆环形状外触头(19)的表面，这样就把外触头(19)和内触头(18)连接起来了，实现传输导线(10)在螺纹退刀槽部位导通，触头本体(20)上有接头与传输导线(10)连接，触头本体(20)三面外包绝缘填料(17)。

2、根据权利要求1所述的近钻头测井数据过马达有线传输装置，其特征是：数据传输导线(10)缠绕在内螺纹(16)齿根处。

3、根据权利要求1所述的近钻头测井数据过马达有线传输装置，其特征是：数据传输导线(10)缠绕在外螺纹(15)齿根处。

4、根据权利要求1所述的近钻头测井数据过马达有线传输装置，其特征是：外触头(19)和内触头(18)的固定主要是通过粘接来实现的，外触头(19)和内触头(18)与外包的绝缘调料粘接或直接压装在一起，再把绝缘填料粘接在螺纹退刀槽的相应位置，外触头(19)和内触头(18)的导线接头与传输导线(10)连接。

5、根据权利要求1或2或3或4所述的近钻头测井数据过马达有线传输装置，其特征是：在壳体(12)壁上有径向和/或轴向孔(11)，径向和/或轴向孔(11)内有数据传输导线(10)，径向和/或轴向孔(11)的直径在5-10毫米之间。

6、根据权利要求1或2或3或4所述的近钻头测井数据过马达有线传输装置，其特征是：在壳体(12)的内表面或外表面有槽，槽内有数据传输导线(10)，在槽内有封填物(13)或采用堆焊方法把槽封固，数据传输导线(10)被埋在壳体(12)的槽内，槽的宽度在3-8毫米之间，槽的深度在5-15毫米之间。

7、根据权利要求1或2或3或4所述的近钻头测井数据过马达有线传输装置，其特征是：在马达定子橡胶(14)内有数据传输导线(10)，即在马达定子壳体(12)钢管内壁上预埋数据传输导线(10)，硫化定子橡胶(14)时将数据传输导线(10)封注在马达定子橡胶(14)内。

8、根据权利要求1或2或3或4所述的近钻头测井数据过马达有线传输装置，其特征是：在壳体(12)外壁表面上捆绑有数据传输导线(10)，在数据传输导线(10)外部有封胶，封胶粘固在壳体(12)外壁表面和数据传输导线(10)上部。

Images